Одним из методов оценки состояния механической и электрической целостности сердечника силового и распределительного трансформатора, а также его обмоток, является анализ частотной характеристики развертки (SFRA). Это высокочувствительный сравнительный метод, основанный на измерениях передаточных функций электрического тока в широком диапазоне частот. Данный метод может применяться после перемещений силовых и распределительных трансформаторов, при вводе их в эксплуатацию и в послеаварийных испытаниях, особенно информативным он является после воздействия высоких токов короткого замыкания.
С помощью анализа частотной характеристики возможно обнаружение деформации обмотки или ее частичного нарушения, получение информации о смещении сердечника, выявление смещений между обмотками высокого и низкого напряжения, а также обнаружение короткого замыкания или обрыва витков. Среди прочего по результатам SFRA можно говорить о проблемах с подключением обмоток, сломанных зажимных конструкциях, неисправном заземлении или о проблемах с подключением.
Реализация данного метода возможна, например, с использованием Анализатора частотной характеристики с разверткой DV Power FRA500. Устройство представляет собой портативный цифровой прибор, который управляется с помощью предварительно установленного на компьютер программного обеспечения от производителя. Методы измерения подробно представлены в ГОСТ Р 59239-2020 «Трансформаторы силовые и реакторы. Метод измерения частотных характеристик».
Оценка результатов анализа частотных характеристик
Оценка полученных результатов частотной характеристики развертки проводится путем сравнения результата с эталонными значениями, которыми могут являться полученные ранее результаты измерений конкретного устройства, либо результаты частотных характеристик идентичного трансформатора, а также возможно сравнение результатов, полученных с разных фаз одного трансформатора. При тестировании трансформатора в широком диапазоне частот получают уникальный сигнал, который строится в виде графика. Этот график отражает изменение емкости, которое возникает при любом механическом изменении или нарушение электрической целостности, так как эти процессы ведут к изменению сопротивления и индуктивности.
Для анализа частотной характеристики развертки подается синусоидальный сигнал с постоянной амплитудой и переменной частотой. Например, на приборе DV Power FRA500 напряжение может варьироваться от 0,2 В до 24 В, а диапазон рабочих частот изменяется от 0,1 Гц до 25 МГц. Данный сигнал подается с одной стороны обмотки, на выходе снимается значение амплитуды и фазового угла выходного сигнала, на основании этих данных строится график зависимости амплитуды от частоты и фазы от частоты, оба графика выводятся на одном рисунке. Значительная погрешность измерений частотных характеристик может быть вызвать неправильным или некачественным соединением основных и заземляющих устройств. Для получения достоверных результатов также необходимо соблюдать идентичность подключаемых коаксиальных кабелей между клеммами обмоток и самим измерительным прибором.
Стоит отметить, что время построения частотной характеристики на приборе DV Power FRA500 составляет около 20 секунд, а также с помощью этого же прибора возможно провести проверку заземления и целостности кабельных соединений, результаты измерений возможно экспортировать в форматы XML и XLS. Но что важнее, программное обеспечение дает возможность сразу определить коэффициенты корреляции, использование которых рекомендовано при интерпретации результатов измерений согласно ГОСТ Р 59239-2020.