GB∕T 1094.18-2016 电力变压器 第18部分：频率响应测量

K41GB/T1094.18—2016电力变压器第18部分：频率响应测量2016-08-29发布2017-03-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局IGB/T1094.18—2016前言 Ⅲ 12术语和定义 13频率响应测量的目的 24测量方法 2 24.2测量时试品状态 34.3测量接线及检验 44.4测量方式 44.5频率范围与测量点 75测量设备 75.1测量仪器 75.2测量引线 8 86测量记录 96.1每次测量的记录数据 96.2每组测量的补充记录信息 9附录A(资料性附录)频率响应及影响因素 11附录B(资料性附录)频率响应测量的应用 25附录C(规范性附录)测量引线连接 27附录D(资料性附录)测量示例 30附录E(资料性附录)XML数据格式 34参考文献 35图1频率响应测量电路示意图 3图A.1频率响应测量结果 11图A.2频率响应测量结果与基准测量结果的比较 12图A.3相同变压器频率响应测量结果的比较 12图A.4相似变压器频率响应测量结果的比较 13图A.5三相变压器相间频率响应测量结果的比较 13图A.6大型自耦变压器高压绕组的频率响应与变压器结构及测量接线的一般关系 15图A.7第三绕组三角形接线对串联绕组频率响应的影响 16图A.8星结中性点接线对第三绕组频率响应的影响 16图A.9星结中性点端接线对串联绕组频率响应的影响 17ⅡGB/T1094.18—2016图A.10连接分接绕组与有载分接开关的内部引线对相间频率响应的影响 17图A.11测量方向对频率响应的影响 18图A.12不同液体绝缘介质对频率响应的影响 18图A.13充油对频率响应的影响 19图A.14直流注入试验对频率响应的影响 19图A.15套管对频率响应的影响 20图A.16温度对频率响应的影响 21图A.17不良测量示例 22图A.18分接绕组发生部分轴向坍塌与局部匝间短路前后对应的频率响应及其损伤部位照片 22图A.19低压绕组由于夹件失效发生轴向坍塌前后的频率响应及其损伤部位照片 23图A.20导体倾斜的分接绕组的频率响应及其损伤部位照片 24图C.1方法一接线 28图C.2方法三接线 29图D.1带线端分接开关的自耦变压器的绕组接线图 31图D.2YNd1联结三相变压器绕组间感性连接测量接线图 32图D.3YNd1联结三相变压器绕组间容性连接测量接线图 33图D.4YNd1联结三相变压器端对端短路测量接线图 33表1带分接的星结绕组的标准测量方式 5表2无分接的角结绕组的标准测量方式 6表3附加测量格式 7表D.1三相自耦变压器的标准端对端测量 30表D.2分接开关接线 32表D.3YNd1联结三相变压器绕组间感性连接测量 32表D.4YNd1联结三相变压器绕组间容性连接测量 33表D.5YNd1联结三相变压器端对端短路测量 33ⅢGB/T1094.18—201E——第1部分：总则；——第2部分：液浸式变压器的温升——第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙；——第4部分：电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则；——第5部分：承受短路的能力；—第6部分：电抗器；—第7部分：油浸式电力变压器负载导则；——第10部分：声级测定；——第11部分：干式变压器；——第12部分：干式电力变压器负载导则；——第14部分：采用高温绝缘材料的液浸式变压器的设计和应用；——第16部分：风力发电用变压器；——第18部分：频率响应测量本部分为GB1094的第18部分。本部分按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本部分使用重新起草法修改采用IEC60076-18:2012《电力变压器第18部分：频率响应测量》。本部分与IEC60076-18;2012的技术性差异及其原因如下：——为适应我国国情，将原文表1中的“相1出线端”“相2出线端”“相3出线端”分别用“A相出线——为适应我国国情，将原文表2中的“A,U,R或1端”“B,V,S或2端”“C,W,T或3端”分别用本部分还对IEC60076-18:2012做了编辑性修改：—将原文中的附录A、附录B和附录C修改为本部分的附录C、附录A和附录B.本部分由中国电器工业协会提出。本部分由全国变压器标准化技术委员会(SAC/TC44)归口。本部分起草单位：广东电网有限责任公司电力科学研究院、沈阳变压器研究院股份有限公司、中国合格评定国家认可中心、南方电网科学研究院有限责任公司、国网吉林省电力有限公司电力科学研究院、卧龙电气集团北京华泰变压器有限公司、保定天威保变电气股份有限公司、特变电工衡阳变压器有限公司、海南威特电气集团有限公司、明珠电气有限公司、广东奥莱恩电力设备有限公司。1第18部分：频率响应测量GB1094的本部分规定了设备在现场及出厂时进行频率响应测量的方法及设备，既可用于对新设备的测量，也可用于对已运行设备的测量。对测量结果的解释分析不属于本部分的规范性内容，仅在附录A中给出了一些指导性建议。本部分适用于电力变压器、电抗器及类似设备。2术语和定义下列术语和定义适用于本文件。2.1频率响应frequencyresponse在一定频率范围内，一端由电压源激励的试品两端测量电2.2频率响应分析frequencyresponseanalysis;FRA通过频率响应测量来探测损伤的技术。电源引线sourcelead连接到用于给测试对象提供输入电压的测量设备的电压源上的引线。参考引线referenceleadVim连接到用于测量测试对象的输入电压的测量设备的参考通道上的引线。2.5响应引线responselead连接到用于测量测试对象的输出电压的测量设备的响应通道上的引线。端对端测量end-to-endmeasurement单个线圈(相绕组)上的频率响应测量，电源引线和参考引线(Vn)连接到线圈的一端，而响应引线(Vou)连接到另一端。2.7对两个临近线圈(同相绕组)频率响应的测量，测量仪器的电源引线及参考引线(Vn)与一个绕组的2一端连接，响应引线(Vou)与另一个绕组的一端连接，绕组的其余端子均悬空。2.8绕组间感性连接测量inductiveinter-windingmeasurement对两个临近线圈(同相绕组)频率响应的测量，测量仪器的电源引线及参考引线(Vm)与较高电压绕组的一端连接，响应引线(Vou)与另一个绕组的一端连接，两个绕组的其余端子均接地。2.9端对端短路测量end-to-endshortcircuitmeasurement对单个线圈(相绕组)频率响应的测量，测量仪器的电源引线及参考引线(Vm)与线圈的一端连接，响应引线(Vou)与线圈的另一端连接，测量时与线圈同相的其他绕组短接。2.10基准测量baselinemeasurement为获取试品频率响应测量的基准值，以便与该试品将来在相同测量接线配置下所得测量结果进行比对而进行的试品频率响应测量。3频率响应测量的目的频率响应测量是以进行频率响应分析(FRA)为目的而开展的测量。频率响应分析可用于探测试品器身部件(绕组、引线及铁心》的变化情况。可用频率响应分析进行状态评估的示例如下：——穿越故障或其他大电流事件(包括短路试验)后的损伤；——分接开关故障后的损伤；——运输过程中的损伤；——地震局的损伤。更多关于频率响应分析应用的信息见附录B。当能获取变压器处于良好状态下的频率响应测量(基准测量)结果时，应用频率响应分析探测损伤是最有效的。因此，大型电力变压器最好都能在出厂时或现场安装时(或两者同时)测量其频率响应。当无法获得某变压器的基准测量结果时，可通过参考相似变压器或该变压器其他相的频率响应测量结果来辅助分析(见附录A)。频率响应测量也用于电力系统建模及其暂态过电压的分析研究。4测量方法4.1概述测量频率响应时，在试品一个端子上施加一较低的电压信号，在该输入端处测得的电压为参考信号，在试品另一端上测得的电压信号是响应信号。频率响应幅值为响应信号(Vour)与参考信号(Vm)的标量比(以dB为单位表征),是频率的函数。频率响应相角为Vm与Vout的相角差(以度数为单位表征)。响应电压是通过阻抗为50Ω的测量阻抗测得的。连接试品端子与电压测量仪器的任一同轴电缆引线均需与该测量阻抗相匹配。为获取准确的电压比，测量仪器的参考信号测量通道与响应信号测量通道的技术参数以及各测量引线的技术参数应保持完全一致。注1:应选取特性阻抗与测量回路输入阻抗相匹配的同轴电缆，以使信号反射最小化，并使测量频率范围内同轴电缆对测量结果的影响减少到很小或没有实际影响。选用阻抗匹配的测量引线能使测量阻抗有效作用于试品3GB/T1094.18—2016端子上。注2:由于Vm/V在较大范围内变化，因而选用分贝(dB)为单位表征。以dB为单位的相对电压响应按20×logm采用同轴电缆进行的频率响应测量的通用布置如图1所示。说明：A——电源引线B——参考引线；C——响应引线；图1频率响应测量电路示意图4.2测量时试品状态在出厂试验及现场测量时，试品需按其运行状态进行装配并装好所有的套管，但冷却装置及其附件则可不安装。液浸式或充气式变压器及电抗器中应充人与其运行时相同的填充介质(具有相近的相对介电常数)。除本频率响应测量的引线外，与试品相连的所有母线、其他系统接线或测量接线均应在测量时移除。如果试品内部装有电流互感器但并未与保护或测量系统连接，则电流互感器的二次端子应短接并接地。应保持变压器铁心，夹件与箱体间的连接完好，并将箱体接地。如果变压器在制造厂内未按照其运行状态进行装配，如厂内安装时使用的是油/气套管，而现场实际运行时使用的却是油/SF。套管，则频率响应分析基准测量只能在现场进行。如下所述，还可能需要测量设备在运输配置状态下的频率响应。如果在安排运输时已由用户指定并给试品提供了可用于测量频率响应的接线，则在试品运输前和运至现场后(或按照用户指定的地点)还应进行运输配置(不带油，如果运输要求)下的附加测量。现场测量时，为保障测量安全，应断开试品绕组端子与电力系统的所有电气连接。绕组接线端子、中性点端子及任何的第三绕组引线均需断开，但应保留箱体接地线、辅助设备接线及电流互感器的工作接线。当由角结绕组的一角引出两条接线时，该变压器应以闭合三角形方式进行测量(见4.4.4)。当试品的端子不能直接连接时，由于与端子连接的附加母线可能会影响测量结果，因此应将测量时采用的具体接线方式与测量数据一起记录在案。注：现场测量与厂内测量时电流互感器的接线方式可能有所不同，但变压器在电流互感器短接并接地与接入小阻抗保护系统这两种不同接线方式下测量的频率响应结果的变化基本可忽略。如果变压器直接连接SF₀母线，则可连接接地开关断开的接地连接点进行测量。对此种情况，应在装配SF。母线之前直接在变压器端子测量其频率响应，并在SF。母线装配好后通过接地开关测量变4压器的频率响应。厂内的频率响应测量应在室温下进行(如：不能在温升试验后立即测量)。应记录测量时试品绝缘介质的温度(通常记录顶层绝缘液体的温度)。现场测量时，温度是无法控制的，虽然极限温度可能对测量结果造成负面影响，但这一影响一般并不明显。温度对频率响应测量的影响在A.4.8中说明。一般不宜在试品温度快速变化时(如：油处理后)进行现场频率响应测量。4.3测量接线及检验4.3.1测量接线与接地引线及接地线与试品的接线方式见附录C。不良接线将造成极大的测量误差，应注意主回路接线及接地线的连通性。测量前，应在同轴电缆的测量仪器端检测主回路及接地回路的连通性。尤其应检查螺栓、法兰处的连接，确保其与绕组或试品箱体的连接良好。4.3.2零点检验测量如果有规定，则零点检验应作为频率响应测量的附加试验来进行。测量前，所有测量引线均应接至电压最高的端子之一，并采用常规方法接地。这样进行的测量反映的是测量回路本身的频率响应。如果规定，则也应在其他电压端口重复零点检验测量。零点检验测量能提供有用信息，如：进行频率响应分析时采用的最高频率的信息。零点检验测量并非校准检验，不必尝试消除测量结果与零点检验测量结果间的差异。4.3.3重复性检验进行重复性检验时应先断开所有连接引线，再按标准测量方法进行接线，重复测量并记录测量结果。为评价特定测量状态下测量结果的重复性及可用的诊断频率范围，有必要进行重复性检验。4.3.4仪器性能测量当对测量仪器的性能存有疑问时，应选用下列3种方法之一检验仪器的性能：a)选用合适的低损耗引线连接测量仪器的电源回路、参考回路及响应回路，检验全频段内的幅值比是否在0dB±0.3dB范围内；将电源回路和参考回路连接在一起并断开响应回路，检验全频段内的幅值比是否低于一90dB。b)为检验测量仪器的整体性能，可通过测量已知试品(测试箱)的响应并检验测得的幅值比是否~在全频段内与试品的预期结果相符并满足5.1.2的要求。已知试品的频率响应涵盖-10dB~一80dB的衰减范围；c)可选用仪器制造单位提供的性能检验方法来检验测量仪器的正常运行。性能检验应确认测量仪器在5.1.2规定的参数范围内运行，其全频段衰减至少应在一10dB～—80dB范围内。4.4测量方式对常规的变压器、电抗器绕组结构，给出一组标准测量方法，足以满足大部分测量情况的基准测量要求。所有测量情况下均需进行标准测量。当需要提供特定情况下的补充信息或需比对历史测量结果时，还可增加附加测量。对其他类型变压器、电抗器进行的标准测量也应遵从以下原则。54.4.2测量方式的选取标准测量应为绕组各相的端对端测量，各相、各绕组间应隔离得尽可能远，其余非测量端子则全部悬空。如果规定了附加测量，则可包括绕组间容性连接测量、绕组间感性连接测量和端对端短路测量。对带有有载分接开关(OLTC)的变压器和电抗器，对分接绕组的标准测量应在以下分接位置：a)分接绕组最大有效匝数分接位置；b)分接绕组不接入回路时的分接位置。其他匝数固定的绕组的频率响应则应在分接绕组在最大有效匝数分接位置测量。也可规定其他分接位置进行的附加测量。对分接开关装在线端的自耦变压器，标准测量应为：——在串联绕组处测量，分接绕组以最小有效匝数接入回路(为采用线性调压时低压处于最高电压分接位置，或带极性选择器时的极性转换位，或采用独立分接绕组线性调压时的低压处于最低电压分接位置);——在公共绕组处测量，分接绕组以最大有效匝数接人回路(低压处于最高电压分接位置);——在公共绕组处测量，分接绕组以最小有效匝数接入电路(为采用线性调压时的低压处于最低电压分接位置，或采用独立调压绕组或极性转换器处于转换位置时的低压处于最低电压分接位置)。对中间点或转换位置，如果分接开关的转动方向无规定，则应为降压方向。转动方向(升压或降压)应记录。对既带有有载分接开关(OLTC)又带有无励磁分接开关(DETC)的变压器，如果有规定则DETC应接至运行分接位置，否则应接至额定位置，OLTC的分接位置按本条规定。对带有无励磁分接开关的变压器，测量时有载分接开关(如果有)接至其最大有效匝数位置，在无励磁分接开关各分接位置进行基准测量。不建议改变无励磁调压变压器在运行时的分接位置来测量频率响应，测量频率响应宜使无励磁分接开关保持在其‘当前’分接位置。因此，为确保无励磁分接开关处于任何可能的工作(‘当前’)分接位置时都有基准测量结果，应进行足够多的基准测量。4.4.3中性点引出的星结及星结自耦绕组进行标准测量时，输入信号应施加在进线端，对串联绕组而言则为其高压端。当要求当前测量与历史测量保持一致时，也可增加将信号施加于中性点引线处的附加测量。对于中性点不引出的星结绕组应按角结绕组来对待。表1列出带分接的星结绕组的标准测量方案。表1带分接的星结绕组的标准测量方式1234564.4.4角结绕组与其他无中性点引出的绕组如果角结绕组可拆分成各独立相(由6个套管引出),则标准测量应在绕组拆分状态下进行。对运行时不便拆除相间连线的大型发电机变压器，建议在出厂及安装过程中在开口三角形和闭口三角形两种状态下进行基准测量。应按表2轮流对各和绕组进行标准测量。对于角结的第二绕组或稳定绕组，角应闭合。对于运行时一角接地的角结第三绕组或稳定绕组，应解除接地并尽可能在保留原有填充的绝缘液体或气体的情况下测量。表2—无分接的角结绕组的标准测量方式序号电源引线与参考引线(Vm)连接点响应引线(Vm)连接点A相出线端B相出线端B相出线端C相出线端3C相出线端A相出线端4.4.5曲折形联结绕组曲折形联结绕组应按有中性点引出的星结绕组测量。4.4.6三相双绕组变压器标准测量应在各绕组各相各测盐一次，对于不带分接的变压器共测量6次，而带有有载分接开关的变压器共测量9次。4.4.7三相自耦变压器标准测量应分别在各相串联绕组和公共绕组各测量一次，对于带有有载分接开关的变压器，还应在各相公共绕组处增加一次附加测量，这样对于不带分接的变压器共测量6次，而对于带有有载分接开关的变压器则共测量9次。如果变压器第三绕组引出三根(相)出线，则还应对该绕组增加3次附加测量。4.4.8移相变压器标准测量应在各相输入输出端间、并联绕组中性点至各相输出端间、各相中心抽头至各末端抽头各测量1次，共测量18次。如果移相变压器有两个铁心且其外部接线可在现场拆除，则应按两台独立变压器来对待。7GB/T1094.18—2016串联电抗器的标准测量应在各相输入输出端间各测量1次，对于三相电抗器共测量3次。并联电抗器应参照星结变压器进行测量，对于不带分接的电抗器共测量3次，而对于带有分接的电抗器则共测4.4.10附加测量方法如需要，则进行附加测量。附加测量应指定试品各线端的接线方式(信号与参考端口，响应端口，接地、悬空或短接)、各附加测量的分接位置及测量前的分接位置。格式见表3。表3一附加测量格式测量前的23表3中列出的试品端子标识符应为试品上永久标出的标识，并在技术说明的接线图中标明。采用本整式的测量接线配置实例说明见附录D。4.5频率范围与测量点最低测量频率应不超过-20Hz。最高电压高于72.5kV试品的最高测量频率应不低于1MHz。最高电压不高于72.5kV试品的最高测量频率应不低于2MHz。考虑通用性和简便性，建议所有试品均选用不低于2MHz的最高测量频率。注：采用较短的接地线及较小的套管可提高高于1MHz频段测量结果的重复性，而高频信息对小型绕组的诊断尤当测量频率低于100Hz时，各测量点的间隔应不大于10z;高于100Hz时，每10倍频程至少应有200个线性均匀或对数分布的测量点。如果变压器用户对可用于诊断铁心损伤的低频信息不做要求，则可指定频率响应测量的最低测量频率不低于5kHz。5测量设备5.1测量仪器5.1.1动态范围~在电压信号最大输出且全频段内最低信噪比为6dB时，测量仪器的最小动态范围应在+10dB~-90dB之间。85.1.2幅值测量准确度Vow与Vu幅值比在+10dB~-40dB之间时，全频段内测量准确度为优于±0.3dB;Vs与V幅值比在一40dB～—80dB之间时，全频段内测量准确度为优于±1dB。5.1.3相角测量准确度幅值比在+10dB～-40dB之间时，全频段内Vou与Vm测量值的相角差为优于±1°。5.1.4频率范围最小频率范围应在20Hz～2MHz之间。5.1.5频率的准确度全频段内频率的准确度为优于±0.1%。5.1.6测量分辨率带宽低于100Hz时，测量分辨率带宽(-3dB点)应为10Hz;高于100Hz时应小于检测频率的10%或两相邻检测频率间频率差的一半，并以两者中的最小值为准。5.1.7工作温度范围在0℃~+45℃之间，测量仪器应保证测量准确度及其他相关要求。5.1.8记录数据的平滑处理满足本部分要求记录的测量输出数据应为未经相邻频率测量点间平滑处理后的，但为降低噪声而对特定频率下多次测量结果或测量分辨率带宽内多次测量结果进行平均化处理或应用其他技术进行处理则是可以接受的。屏幕显示数据或按第6章要求记录数据之外的补充数据则不受第5章要求的限制，但建议提供符合第6章要求的用于显示已记录数据的可视化设备。测量仪器应在认可的质量体系内按可追溯的参考标准定期校准。5.2测量引线每次测量的电源、参考和响应引线都应是单独的。测量用同轴电缆应是特性阻抗为50Ω的等长引线。频率为2MHz时，单根测量引线的信号衰减应小于0.3dB。2MIIz下，不接入试品或接地引线的零点检验测量结果的幅值偏差应小于0.6dB。无源引线系统的最大长度应为30m。响应电压的全频段测量阻抗应为50(1±2%)Ω。如果采用同轴电缆，则测量仪器参考电压回路及响应电压回路的全频段输人阻抗应为50(1士9GB/T1094.18—20166测量记录6.1每次测量的记录数据每次测量的结果均应按XML1.0的规定格式存成单个计算机可读文件。每次测量均应记录数据：a)标识符：标识试品的唯一字符串或数字串，通常是变压器或电抗器的客户序列号或位置号；b)日期：测量日期，记录格式为YYYY-MM-DD(年-月-日);c)时间：完成测量的时间，采用24小时制式，格式为HHhMM(时h分，h是用于区分时与分的分隔符);d)制造单位：被试变压器或电抗器的制造单位；e)试品序列号：由制造单位提供的变压器或电抗器的唯一号码；f)测量设备：测量仪器制造单位的唯一标识，测量仪器的型号及其独有的序列号；g)测量时施加电压的峰值；h)参考端子：连接参考引线及电源引线的试品端子标识；i)测量端子：连接响应引线的试品端子标识；j)短接端子：测量时试品所有短接端口的连接标识，记录格式为端子1-端子2-端子3,端子4-端子5-端子6等(如：A-B-C、D-E-F,表示端子A、端子B和端子C短接在一起，而端子D、端子E和端子F则另外短接在一起);k)接地端子：测量时连接至试品箱体的各端子的标识，它们之间用逗号隔开；1)有载分接开关的分接位置：测量时试品的分接位置；m)有载分接开关的测量前分接位置：试品是由该分接位置切换至测量分接位置测量的；n)无励磁分接开关的分接位置：测量时无励磁分接开关的分接位置；o)试品温度：测量时试品绝缘介质的摄氏温度(通常为顶层绝缘液体的温度);p)填充的绝缘液体；注明测量时试品是否填充了正常运行时使用的液体绝缘介质；正常装配时的试品状态，或用“运输”描述装配了能满足在运输配置接线下测量频率响应的特殊套管的试品状态；r)当同轴电缆未能直接接至套管终端时连接引线的无屏蔽段长度(也应列出重复测量所需的其他信息);s)测量结果(测量频率，单位为Hz;幅值，单位为dB;以及相角，单位为度；记录数值均以字符串形式给出，如：频率记录为1.2345E+04,幅值和相角记录为-1.2345E+01)。各文件均应按照下述要求命名：标识符_参考端子_响应端子_分接位置_日期_时间.xml示例：T1234a_H0_H112009-09-18_14h33.xml6.2每组测量的补充记录信息对每组测量(对试品进行的系列测量)还可补充记录计算机可读文件，该文件中可包含以下信息：a)试品数据：2)制造年份；3)制造单位序列号；4)各绕组最大持续容量；5)各绕组额定电压；GB/T1094.18—20166)各对绕组间的短路阻抗；7)额定频率；8)绕组联结组别、绕组结构；9)相数(单相或三相);10)变压器或电抗器种类(如：发电机升压变压器、移相变压器、输电变压器、配电变压器、电炉变压器、工业用变压器、铁路用变压器、并联电抗器，串联电抗器等);11)变压器绕组结构(如：自耦式、双绕组式、带第三绕组等);12)变压器或电抗器结构(如：心式结构、壳式结构等)、铁心柱数(三柱、五柱等)、绕组类型等；13)有载分接开关：分接数、分接范围及调压方式(线性调压、正反调压、粗-细调压、线端调压、中性点调压等);14)无励磁分接开关：分接位置数、分接范围及调压方式等；15)试品的所有者；16)试品标识(如果有，则由所有者提供);17)任何其他可能影响测量结果的信息。b)位置数据：1)安裹位置(如：站点名称、测试场地、港口名称等);20场地标识(如果有);3)显著的周边环境情况(如：周边有带电架空线路或带电母线);4)任何其他显著特征。2)设备名称及型号；3)制造单位；设备序列号：5)校准日期；6)设备的任何其他特征。d)测量单位：1)单位名称；2)操作者；3)任何补充信息e)测量状态：1)铁心剩磁：电阻测量、操作冲击试验后马上测量造成的，还是经过了有意的退磁处理?2)箱体是否接地；3)测量方式(如：开路，短路等);4)电缆屏蔽层接地绞线的长度；5)同轴电缆长度；6)测量原因(如：例行测量、重新测量、故障排除、新变压器投运、旧变压器投运、跳闸保护、投切、交接试验、验收试验、更换套管、有载分接开关维护及故障运行等);7)任何其他补充信息。f)显示套管位置及接线的试品测量接线照片。(资料性附录)频率响应及影响因素A.1频率响应测量结果虽然频率响测量时同时记录了电压比的幅值和相角，但在图示说明测量结果时一般只展示幅值信息。然而，自动参数化处理频率响应数据时如果基于零极点表征分析数据时，则需要有相角与幅值两类信息。如图A.1所示，频率响应曲线既可用对数坐标描绘也可用线性坐标描绘。两种坐标各有其优点，一般来说，对数坐标图可用于分析频率响应整体变化趋势，而线性坐标图则可考察各频段内的频率响应并可直接比较特定频率点上频率响应结果的微小差异。a)对数座标b)线性坐标图A.1频率响应测量结果A.2频率响应结果的比较如图A.2所示，为了分析频率响应测量结果，应对比历史基准测量数据(如果有)。如果缺失基准测量数据，可对比相同变压器(同一制造单位的设计相同的变压器)的频率响应测量结果，如图A.3所果比对时应特别注意，具有相似外观的变压器，经过一段时间制造单位改进设计后，也可能导致如图A.4所示频率响应测量结果的差异，造成对绕组损毁情况的误诊断。如图A.5所示，对三相变压器则可比较各相间测量结果的差异。图A.2频率响应测量结果与基准测量结果的比较图A.3相同变压器频率响应测量结果的比较频率/Hz图A.4相似变压器频率响应测量结果的比较图A.5三相变压器相间频率响应测量结果的比较——频率响应曲线整体形状的变化；——响应曲线谐振峰值个数与谷值个数的变化；——谐振频率位置的变化。应用上述判据鉴别变压器问题的可信度取决于不同比较类型(与基准的比较、与相同变压器的比较、与相似变压器的比较、相间的比较)下幅值变化与预期变化水平相比的差异程度。分析时还应考虑由于测量接线不同或其他差异造成测量结果变化的可能性。比较变压器不同相间测量结果的差异时，一些显著的差异也可被判定为是“正常”的，它们可能是由变压器内部引线长度不同、绕组内部连接不同、相对箱体及其他相间的不同距离造成的。绕组接地及测量引线也可造成测量结果的差异，而分接开关的分接位置则将严重影响测量结果。分析频率响应测量结果时，为避免误判，应当能确定或排除由上述因素造成的测量结果的差异。正确的操作对于将频率响应测量作为分析工具的效用至关重要。当观察到了有差异的测量结果后，还需了解变压器的结构及其高频特性才能进行正确诊断。下面几节说明了频率响应的一般特性，给出了一些影响频率响应的因素的示例，提供了对频率响应测量的指导与建议，强调了遵守良好的测量操作的重要性，并提供了区分由绕组问题导致的测量结果的差异与由变压器结构差异导致的测量结果的“正常”差异的信息。A.3频率响应特性的基本理解变压器频率响应与其铁心、绕组结构紧密相关，因而不同类型变压器的频率响应特性是不同的。频率响应可划分成3个区域，低频区特性主要受铁心影响，中频区特性受绕组间相互作用的影响，高频区特性受各绕组绪构、两部连接的影响，而最高频段的频响特性则取决于测量引线。图A.6为用于说明频率响应特性主大区域的大型自耦变压器高压绕组的频率响应曲线。应注意的是，由于各区域的划分取决于变压器的几同尺寸及绕组的额定容量，因此各区域并无通用的划分界限。图A.6中的区域划分限值仅用于说明本特定绕组结构变压器的低频、中频、高频响应区域的划分。在铁心影响区域(2kHz以丙),频率响应特性由铁心励磁电感及变压器本体电容具定，因中间铁心柱至其他两桂磁路的对称性，三相三柱心式变压器的中间相在低频区只有一个波谷。铁心外层心柱连通两回磁路，一是与最近相(中间相)连通的磁路，是与最远相(另一外层心柱)连通的磁路，因而通常有两个波谷。此外，铁心剩磁也将影响低频区的频率响应特性。五柱心式变压器与三柱心式变压器在低频区的频率响应特性也有所不同。中频区域(2kHz≈20kHz)的频率响应特性主要受绕组间耦合情况的影响，这与绕组的布置及连接方式密切相关，如：绕组采用角结、自耦连接、变压器为单相或三相。对于图A.6中所示的自耦变压器绕组，中频区域的频率响应有两个明显的波峰，这是自耦变压器绕组频率响应的显著特征[。在绕组结构影响(高频)区域(20kHz～1MHz),响应特性取决于绕组漏感及绕组串联电容与对地电容。在这一区域，串联电容是影响频率响应曲线形状的决定性因素。如图A.6所示，具有较大串联电容的大型变压器高压绕组(纠结式和内屏式)的频响曲线通常呈现典型的增长趋势，并几乎没有波峰与波谷。另一方面，具有较小串联电容的低压绕组频响特性则呈现出较平稳的幅值变化趋势，并叠加一系列的波谷与波峰。在频率高于1MHz(>72.5kV)或2MHz(≤72.5kV)的区域，频响特性的重复性较差，且受测量接线、特别是接地连接的影响，这主要取决于套管的长度。GB/T1094.18—2016图A.6大型自耦变压器高压绕组的频率响应与变压器结构及测量接线的一般关系由于测量受限和剩磁的不确定性造成的频率响应的差异与重复性问题(如图A.6中曲线所示)的存在，建议选取中频区域及受绕组结构影响的高频区域作为分析频响数据的有用频率范围。这一范围一般在2kHz～1MHz(>72.5kV)或2MHz(≤72.5kV)之间。经分析比较，频率响应测量结果在这些频率范围内的差异可能是由变压器故障造成的。然而，频率响应的差异也可能由以下因素造成：——测量接线及操作的差异；——变压器内部连接及状态的差异；——变压器结构的变化(与相似变压器相比或同台变压器的相间比对)。不应混淆由这些因素导致的变压器频响特性的差异与由实际变压器故障导致的差异。A.4给出了受上述因素影响的频率响应测量结果的分析示例。用FRA仿真模型分析很容易说明变压器结构变化对频率响应测量结果的影响。一般采用经过验证的仿真计算结果与频率响应实测结果一起说明这一影响。变压器建模与FRA仿真的目的并非为实测结果提供“精准”的比对对象；它仅为诊断、分析实测结果的辅助工具，特别是分辨表征绕组变形与移位的相关特性。A.4影响频率响应的因素A.4.1第三绕组三角形结线星结绕组各相仅在中性点(星形交点)连接，而角结绕组各相则直接在出线端子处连接。角结绕组的这种直接耦合方式对变压器各相的频率响应特性有极大的影响，特别是在绕组间连接影响区域。图A.7所示为自耦变压器第三绕组接成闭口三角形与开口三角形时其串联绕组的频率响应。由图A.7可知，第三绕组呈开口三角形连接时，串联绕组的频率响应(特别是中频段)变化显著。这是因为第三绕组连接处感性耦合和容性耦合的显著变化使得频率响应的谐振波峰与波谷，尤其是位于绕组连接影响频段(本例中为2kHz～20kHz之间)的部分向低频段位移。图A.7第三绕组三角形接线对串联绕组频率响应的影响若第三绕组在箱体外接成角结并接地，为更好地进行相间比较(当没有其他可参考的测量结果时)宜移除三角形接地并保持角结的完好，否则各相绕组间容性耦合将不一致，进而导致变压器中间频段的三相频率响应特性的较大差异。A.4.2星结中性点接线如果三相变压器各相均有独立的中性点端子(星结外部连接点),则测量频率响应时，既可短接各中性点端子，也可依次悬空各中性点端子。图A.8所示为测量时第三绕组中性点短接与开路两状态下测量结果的比较。显然，第三绕组的频响特性尤其在低频段与中频段发生了变化。频率/Hz图A.8星结中性点接线对第三绕组频率响应的影响如图A.9所示的自耦变压器串联绕组的频率响也表明，中性点的接线将影响频率响应低频段与中频段的测量结果，尤其是谐振频率点的位置。GB/T1094.18—2016频率/kHz图A.9星结中性点端接线对串联绕组频率响应的影响上述示例说明了测量时记录端子连接方式的重要性，将来测量频率响应时仍应采用相同的端子连~接方式，否则将导致如图A.9所示的频率响应测量结果特别是在绕组间影响频段(本例中为2kHz~20kHz的频段)的差异。A.4.3连接分接绕组与分接开关的内部引线比较各相绕组的频率响应，三相的频响特性在铁心影响区域以外的频段有微小差别，这可能是由制造公差和内部引线的影响造成的。连接分接开关与分接绕组的内部分接引线的长度可能不同，这将导致各相间引线电容的差异，因而在某些频段内(取决于绕组类型)各相绕组的频率响应将有所不同。如图A.10所示，各相低压绕组(LV)的频率响应在20kHz~200kHz之间略有差别。频率/kHz图A.10连接分接绕组与有载分接开关的内部引线对相间频率响应的影响A.4.4测量方向信号从哪个端口输入、响应信号在哪个端口处测量是测量方法的重要细节之一。如图A.11所示，GB/T1094.18—2016比较同一绕组在不同信号传输方向下(线端对中性点或中性点端对线端)的频率响应测量结果可知二者在高频段存在差异。这说明了测量时遵从4.4的测量接线要求或重复基准测量中采用的接线的重要性。图A.11测量方向对频率响应的影响A.4.5液体绝缘介质类型的影响如图A.12所示，选用不同的液体绝缘介质(如：变压器中使用自然酯而非矿物油)将导致频率响应全频段的广泛差异。比对相似设备频响特性时尤其应注意这部分的影响。如图A.13所示，当变压器中充入空气而非液体绝缘介质时也将产生相似的效应，只是与充液体绝缘介质的情况相比，此时的频响特性朝与其相反的方向位移。频率/Hz图A.12不同液体绝缘介质对频率响应的影响频率/Hz图A.13充油对频率响应的影响A.4.6直流注入试验的影响与测量如图A.14所示，直流注入试验将造成频率响应测量结果的差异，尤其是在受铁心影响的低频段部分。因此，应尽可能安排好试验与测量的先后顺序，这样频率响应就不用在变压器刚经历了直流注入试验、铁心仍有剩磁的情况下测量。这类影响频率响应测量的试验还包括操作冲击试验与绕组直流电阻测量。频率/Hz图A.14直流注入试验对频率响应的影响20A.4.7套管的影响变压器在出厂试验时使用的套管与现场实际安装的套管可能是不一样的，这就可能导致如图A.15所示的频率响应在高频段的差异。如果变压器直接接SF。母线，并在已分闸的接地刀闸接地处测量频率响应，那么这样取得的测量结果可能在高频段产生较大差别。频率/Hz图A.15套管对频率响应的影响A.4.8温度的影响如图A.16所示，当温差大于50℃时，温度将影响频率响应测量结果。温度变化将改变绕组阻值，进而影响频率响应的幅值。绝缘液体密度与介电常数随温度的变化以及可能伴随的液体体积膨胀也将使全频段内整体谐振频率产生较小位移。212.0图A.16温度对频率响应的影响A.4.9不良测量示例图A.17所示为在试品测量引线任一端人为地制造接触不良或接线不紧的情况下测得的频率响应结果实例。由这些测量结果推断可知，当测量端子与测量引线间接触不良或接线不紧时，频率响应的低频段区域将掺杂噪声，且幅值也较低。应保持频率响应测量的一致性，并系统地记录测量方法的所有细节。这有助于避免测量结果的假性差异，并确保比对时频率响应的相容性。此外，如果观察到了测量结果与基准测量的差异，则重要的一点是应首先进行重复测量，以验证这一差异不是由不良的测量操作或采用了不同的测量接线方式造成的。还需强调的是，为了能理解导致测量结果差异的原因，应详细记录每次测量的相关数据。22频率/Hz频率/Hz23GB/T1094.18—2016瓦斯继电器动作后一A相—B相一C相七年前一A相—B相一C相24GB/T1094.18—2016—A相—B相一C相图A.20导体倾斜的分接绕组的频率响应及其损伤部位照片[]A.4.11结论能够鉴别不同类型变压器故障在特定频率范围内频率响应的差别或频率响应特性的区别是非常有用的。尽管已开展了许多此方面的研究工作，但取得的研究成果却无法推广至所有类型的变压器中。某特定故障在一台变压器中可能表现为某频率范围内频率响应的变化，而在另一台设计和(或)结构不同的变压器中则可能表现为另一频率范围内的变化或呈现出另一种响应特征。绕组位移与变形的严重程度也将影响频率响应的变化程度。实现基于频率响应分析的正确诊断的最重要一步是确保优质测量及测量数据的系统录入，这应与本部分正文中的要求保持一致。(资料性附录)频率响应测量的应用B.1变压器运输对运输过程中造成的变压器损伤的检测与评估是频率响应测量的常见应用。采用该方法可通过一组频率响应测量来获取铁心、绕组及夹件结构的机械状态信息。这些都是易受运输损伤的部件，然而还有其他一些部件虽然也易受运输损伤，但却无法通过频率响应测量来有效地检测出来，因此应特别检验铁心与夹件及铁心与箱体间的绝缘。对于FRA的其他应用，为取得可靠的结果，在相同状态下进行比对测量是十分重要的。因此，如果运输过程中或运至现场后的频率响应测量是以运输配置状态进行的，则还应测量该配置状态下的初始频率响应。为方便变压器在运输配置下的测量，强烈建议变压器配置套管盖板或小型运输套管。通常中型与大型变压器在运输时是不充油的(取决于大小、质量和环境限制),因而变压器充油情况下的出厂或现场测量不能与运输配置情况下的测量进行比对，这两种情况下的测量结果是不同的。同样值得一提的是在运输配置下取得的频率响应测量结果也不能作为变压器将来工作状态下测量的基准数据。为检测、评估设备运输过程中的损伤而进行的频率响应测量应按本部分中要求的程序进行，应包括端对端开路测量，测量时其他端口均悬空。短路测量不能灵敏地检测铁心区域的问题，因而测量频率响应时需覆盖足够多的低频段检测频率点，因为这一频段的频率响应是与极易受运输损伤的铁心状态相关的。完成变压器运输前的初始测量后，运输过程中的任一时刻均可测量频率响应，以检验变压器的完好性。需要注意的是，频率响应测量应是设备运输前进行的最后一项电气试验，也应是设备运至现场后的第一项电气试验。此期间进行的其他试验项目，特别是直流试验(如：绕组直流电阻测量)可能会改变铁心的磁化状态，进而阻碍对铁心完好性的评价。铁心磁化状态(此前的电气试验是否为绕组直流电阻测量或操作冲击试验)、分接位置、油位或填充的其他非油类绝缘介质均应记录在测量文档中。如果测量是在抽干油后短时间内进行的，则这一事实也应记录在案。绝缘中剩余油量的影响可能会造成随后在无油填充状态下测量的频率响应结果的不确定性，因为运输过程中剩余的绝缘油可能会从绕组中析出而改变电容，进而造成频率响应曲线的微小位移。变压器的运输配置也应有据可查，并提供给其他需要重复测量频率响应的测试人员。如果实际采用了不止一种的运输配置，则应取得各运输配置的基准测量数据及相应的配置记录。如果变压器在运输过程中采用了多种不同类型的运输方式，如：公路、轮船、铁路、吊运等，则确认运输损伤出现在何处可能是十分重要的。尤其当涉及到法律或保险事宜时，应特别谨慎地在更换运输方式前、后测量频率响应。当变压器在其最终目的地被接收后，应对其在当前运输配置下测量频率响应，并与初始测量的结果进行比对，以检测运输过程中发生的任何可能损伤。如果测量结果显示无异常，则可在变压器依据运行要求装配完好、充好油的状态下测量其频率响应，并作为将来测量的基准数据。建议在所有情况下，都对频率响应测量设备与套管的实际接线进行拍照存档。B.2短路试验频率响应测量已证明是检测由短路试验造成绕组损伤的准确方法。这一检测方式能发现不易观察到的绕组尺寸的微小变化，是外观检查的良好补充，但引线的一些微小位移等就不容易由频率响应测量26检出了。如果频率响应测量的目的是指出短路试验中发生的变化，则应遵守以下几点：基准测量应于进行短路试验前在短路试验测试台上进行。建议频率响应测量要包括2.9定义的端对端短路测量，因这一应用有助于判定频率响应的变化是由铁心磁化导致还是由绕组变形造成的。短路试验结束时应测量一次频率响应。建议在各次短路试验之间也测量频率响应，以检测在进行下次短路试验之前可能出现的潜伏性故障，但为方便起见，测量可以在短接一个绕组的情况下进行。短路试验前、后进行的频率响应测量应尽可能采用相同的测量设备、测量引线及引线接线方式，尽可能消除造成测量结果差异的潜在因素。27GB/T1094.18—2016(规范性附录)测量引线连接C.1概述本附录包含对测量引线与试品连接方法的要求。方法一为高于1MHz的重复性测量的首选参考方法。除非另有规定，基准测量也应采用方法一进行。方法二采用替代接地方案，当有规定或为方便接线取得变压器用户同意时，可选用方法二测量频率响应。方法二涵盖其他可选的接线方法，当变压器用户为了与以前按照方法三所做的测量通用而规定时可以采用。注；通常采用这3种接线方法测量频率响应，在500kHz以内能获得完全一致的测量结果，500kHz~1MHz之间C.2测量的一般要求具体的接线及采用的接线方法应按第6章测量记录的要求给出。与接线端子及变压器箱体的连接应选用可重复的、可靠的、低电阻的接线方法。电源引线及响应引线应分别与箱体连接作为接地，但电源引线与参考引线对箱体的接地线可共用一根导线。接地点应尽可能靠近套管底座或测量引线接线端。C.3方法一(图C.1)接到试晶端子上的无屏蔽部分应尽可能短。测量引线屏蔽与套管底座法兰间采用金属编织带连接并尽可能短。采用特殊的卡子或类似装置使接地尽可能短。A——卡子；B—-无屏蔽导线(尽可能短);C——测量引线屏蔽层；E——最短金属编织带；F——套管；1——箱体；J—-最短回路。图C.1方法一接线C.4方法二方法二与方法一仅在测量引线与套管底座法兰的接地连接处有所区别，采用的是一定长度的金属线或金属编织带，因而不满足最短接线要求。接至套管处的导线长出部分将可能影响500kHz以上的幅值测量结果以及1MHz以上的谐振频率。在比较基准测量结果与后续测量结果时应当考虑这部分的影响。因套管底座法兰处不可接线而选用其他接线位置时，将可能影响500kHz以上的测量结果，此时应特别记录选用的具体接线方案并确保重复测量时使用的是同一接线点。该方法不属于标准测量方法。C.5方法三(图C.2)采用方法三接线，同轴电缆的屏蔽层在套管底座处与试品箱体直接连接，测量引线的中心导体经无屏蔽导体与套管顶部线端连接。注：如果仅在连接响应引线时选用方法三接线，则取得的测量结果将与方法一接线取得的测量结果具有可比性。这种接线方式也是采用外部分流回路(测量阻抗)时的最佳选择。如果电源引线与参考引线共用一根连接导图C.2方法三接线(资料性附录)测量示例D.1带线端调压分接开关的三相自耦变压器的标准端对端测量表D.1所列为带线端分接的自耦变压器的标准频率响应测量。图D.1与表D.2分别为绕组接线图与分接开关接线，其中低压绕组最高电压在第1分接，而转换在第10分接。连接点1A无无29B无无39C无无412N无无512b无无612无无79a无无8b无无99无无AA)Nc)b1NbNabB相B相图D.1带线端分接开关的自耦变压器的绕组接线图表D.2分接开关接线转换接线1注：根据前次分接位是在第9分接位还是在第11分接位，转换位(第10分接位)有两种可能的绕两种接线方式下的频率响应是不同的。这就是记录接线方式并与前次分接位保持D.2绕组间感性连接测量三相变压器(YNd1联结)绕组间感性连接测量的接线方式如表D.3和图D.2所示。表D.3YNd1联结三相变压器绕组间感性连接测量连接点1Aa无2Bb无3CC无图D.2YNd1联结三相变压器绕组间感性连接测量接线图D.3绕组间容性连接测量三相变压器(YNd1联结)绕组间容性连接测量的接线方式如表D.4和图D.3所示。表D.4YNd1联结三相变压器绕组间容性连接测量连接点1Aa无无2Bb无无3Cc无无图D.3YNd1联结三相变压器绕组间容性连接测量接线图D.4端对端短路测量三相变压器(YNd1联结)端对端短路测量的接线方式如表D.5和图D.4所示。表D.5YNd1联结三相变压器端对端短路测量连接点1AN无2BN无3CN无图D.4YNd1联结三相变压器端对端短路测量接线图GB/T1094.18—2016 XML数据格式测量记录数据应采用如下的XML数据格式。<?xmlversion="1.0"encoding="utf-8"?><!-Versioninformationshouldalwaysbeincludedincasetheformatchangesinthefuture.-->-<IECFraFileversion="1.0">-<Transformeridentifier="012345678"><Date>2009-10-01</Date><Time>12h55</Tame><ManufaeturenABCDEFG</Manufacturer><SerialNumber>012345678</SerialNumber></Transformer><!ophomalliymoreinformationaboitthetestobjectnaybestorednere:->serial="aabhecddeeff"/>PeaWoltageuntt="V">12.3/PeakVoltageReferenceTerminal>A<serial="aabhecddeeff"/><ConmeatedTermiha1s>al-bi-c1,a2-b2-