Анализ частотного отклика (SFRA)

Анализ характеристик частотного отклика, или как его еще называют SFRA, является одним из наиболее передовых електрических испытаний, доступных для профилактического обслуживания, и может применяться для обнаружения множества неисправностей в трансформаторах (маслонаполненных и сухого типа), а также других электрических машин (двигатели, генераторы). На сегодняшний день, это одно из наиболее востребованных направлений в выявлении неисправностей электрических машин.

Это испытание все еще является новым, поэтому существующие методы и стандарты находятся в постоянном процессе обновления и усовершенствования. Поэтому стоит рассмотреть детальней это испытание, список неисправностей которые можно обнаружить с его помощью и стандарты испытаний, доступные на сегодняшний день.

Принципы анализа частотного отклика (SFRA)

Мы можем представить любое электрическое устройство, как цепь состоящую из сопротивлений, емкостей и индуктивностей, обычно обозначающуюся как RLC цепь.השנאי כרשת מבוזרת של נגדים סלילים וקבלים

В трансформаторе RLC цепь состоит из следующих составляющих:
— Емкостей между обмоткой и стержнем, обмоткой и обмоткой, обмоткой и баком, заполненным трансформаторным маслом в качестве диэлектрической среды.
— Индуктивность обмоток
— Сопротивление обмоток, отводов, гибких связей и т.д.

Каждая RLC цепь имеет свой частотной отклик. При подаче синусоидального напряжения определенной частоты, откликом является изменение амплитуды и фазы выходного напряжения относительно входного. Эти изменения являются уникальными и зависят от конкретных параметров RLC цепи.

Если мы меняем отклик по всему диапазону частот, мы получаем график частотного отклика (SFR). Этот частотный график является уникальным для конкретной RLC цепи и может быть назван как “отпечаток”. Чем более сложной и разветвленной является RLC цепь, тем более уникален будет “отпечаток”. 

Любое отклонение в RLC цепи, вызваное механическими или электрическими изменениями в трансформаторе, будет влиять на график частотного отклика (SFR), что по сути будет отклонением от “отпечатка”. Чем более существенные отклонения, тем более значительны
механические/электрические изменения в трансформаторе.

Анализ этих изменений называется анализ частотного отклика (SFRA).

На рисунке внизу обобщены принципы лежащие в основе SFRA. Наведите курсор, чтобы увеличить.

SFRA אנליזה של משרעת ופאזה

анализ частотного отклика (SFRA)

Неисправности и дефекты, которые могут быть                                     проанализированы с помощью SFRA 

SFRA обычно базируется на первичном измерении частотного отклика (“отпечатка”) и последуещем сравнением более поздних измерений частотного отклика с этим “отпечатком”. В том числе:

  • Сравнение между трансформаторами: если трансформаторы идентичны (одного типа и конструкции) и предыдущего SFRA  нет в наличии, но известно что один из трансформаторов в рабочем состоянии без дефектов, сравнение между ними может помочь в обнаружении и устранении неисправностей.
  • Сравнение состояния трансфораматора в разный период времени и транспортировки: Перед транспортировкой трансформатора, делается  SFR (“отпечаток”). После прибытия трансформатора на место монтажа делается повторный SFR и сравнивается  с “отпечатком”. Какие либо изменения в частотной характеристике могут являтся следствием повреждения или смещения активной части внутри бака трансформатора при транспортировке.

Типы неисправностей, которые могут быть обнаружены с помощью SFRA:

Механические неисправности:

  • Потеря осевой устойчивости (смещение вверх/вниз) обмоток активной части трансформатора при коротких замыканиях.
  • Потеря радиальной устойчивости (сжатие/растяжение) обмоток активной части трансформатора при коротких замыканиях.
  • Механические сдвиги и деформация целой фазы.
  • Полегание провода или катушки обмотки (Чаще всего встречается в обмотках низкого напряжения).

Електрические неисправности:

  • Замыкания между обмотками
  • Замыкания между обмоткой и магнитной системой (пластинами)
  • Потеря электрической связи всей фазы или отдельной обмотки

Неисправности в магнитной системе:

  • Межлистовые замыкания, что приводят к росту вихревых токов и потерь холостого хода.
  • Потеря устойчивости листов ламината элетротехнической стали в магнитной системе, в следствии транспортировки. 

Неисправности в соединениях:

  • ослабленные контактные соединения в переключающем устройстве и в проводах/кабелях
  • ослабленные контактные соединения в системе внутреннего заземления

Неисправности в изоляции:

  • снижение диэлектрической прочности трансформаторного масла и целюлозной изоляции
  • замыкания и частичные разряды в изоляции.

Оборудование для SFRA должно иметь повышенный класс точности, поэтому целесообразно использовать одно и тоже оборудование для повторных SFRA измерений.

Подводя итог, можно сказать, что SFRA — это продвинутый инструмент в арсенале анализа и устранения неполадок в трансформаторах и других электрических машинах.

SFRA אנליזה
Оборудование для SFRA тестирования слева, типичный график SFRA справа