Суть метода частотного анализа Featured

Принцип измерений FRA Принцип измерений FRA
По выводам рабочей группы CIGRE WG А2.26, основанном на обобщении международного опыта,  метод частотного анализа (FRA – Frequency Response Analysis) является наиболее чувствительным методом диагностики механического состояния обмоток трансформаторов. FRA является развитием метода низковольтных импульсов, предложенного в 60-х годах Лехом и Тыминским и получившего широкое распространение в мире для диагностики деформаций обмоток силовых трансформаторов вследствие воздействия токов короткого замыкания. 

Суть метода частотного анализа заключается в следующем:

От специального генератора на ввод обмотки (или в нейтраль) подается зондирующий сигнал (импульсный или синусоидальный, а с вводов других обмоток регистрируются отклики - реакции обмоток на воздействие зондирующего сигнала. Любые изменения геометрии обмоток из-за деформаций, смещения, распрессовки приводят к изменению соответствующих емкостей и индуктивностей, а значит, к изменению реакции обмоток на воздействие зондирующего сигнала. Характер изменения частотного спектра отклика зависит от величины и характера деформаций.

При реализации данного метода могут быть использованы два подхода: импульсный и частотный. 

В импульсном методе (IFRA – Impulse Frequency Response Analysis) в качестве источника зондирующих сигналов используется генератор низковольтных импульсов (стандартный, двойной экспоненциальный, прямоугольный); двухканальный АЦП одновременно записывает два сигнала: 1-й канал - входной прямоугольный зондирующий импульс, 2-й канал – переходный импульсный ток - реакцию обмотки на приложенный импульс. Далее, в зависимости от выбранного алгоритма анализа, для записанных входного сигнала x(t) и отклика y(t) производится расчет их спектральных плотностей.

В частотном методе (SFRA – Sweep Frequency Response Analysis) в качестве источника зондирующих сигналов используется генератор синусоидального напряжения изменяющейся в широком диапазоне частоты - от нескольких герц до нескольких мегагерц. Двухканальный АЦП по каналу 1 записывает сигнал, подаваемый на ввод обмотки, по каналу 2 – реакцию обмотки на приложенное воздействие. Далее аналогично рассчитывается передаточная функция как отношение спектров входного и выходного сигналов. Степень отличия передаточных функций, рассчитанных до и после воздействия на трансформатор электродинамических сил короткого замыкания производится с помощью разных средств анализа, заложенных в программное обеспечение.

Высокая чувствительность метода объясняется тем, что даже незначительные локальные изменения положения элементов обмотки (витков, катушек, отводов) приводят к резкому изменению соответствующих емкостей и индуктивностей и, соответственно, к изменению собственных частот колебаний обмотки. Разные виды деформаций приводят к изменениям в разных диапазонах спектра частот. Ниже приведены изменения частотного спектра при распрессовке обмоток (рис.1) и при полегании проводников (рис.2).

 

 

Рис.1 Изменение спектра в высокочастотной области при распрессовке обмоток.

Рис.2 Изменение в спектре при полегании проводников.

 

Сергей Дробышевский

Имеет более чем десятилетний опыт в диагностике трансформаторов. Основной фокус - Анализ Частотного Отклика, и Анализ Растворённых Газов