FRAX-seriens analysatorer av svepfrekvensrespons
Om produkten
Analysatorerna FRAX99, FRAX101 och FRAX150 för svepfrekvensrespons (SFRA) är de minsta och mest robusta instrumenten av den här typen och de är kraftfulla verktyg för att avslöja potentiella elektriska och mekaniska problem i krafttransformatorer, varav många är svåra eller omöjliga att upptäcka med andra metoder.
De här innovativa instrumenten uppfyller alla internationella standarder för SFRA-mätningar och erbjuder ett större dynamiskt område och bättre noggrannhet än andra jämförbara testuppsättningar som finns tillgängliga just nu. Dessutom har de en speciell kablingsteknik för testanslutningarna till transformatorn som säkerställer resultatens repeterbarhet.
FRAX-serien arbetar genom att tillämpa en svepfrekvenstestsignal på transformatorn och övervaka dess respons. Resultatet är ett unikt fingeravtryck som visar en mängd fel när det jämförs med ett referensfingeravtryck för samma transformator. Dessa omfattar lindningsdeformationer och -förskjutningar, kortslutna och öppna lindningar, lösa och trasiga klämstrukturer, kärnanslutningsproblem, kärnrörelse och bucklig lindning.
Meggers FRAX-serie har kraftfull analys- och supportprogramvara. Förutom att erbjuda den traditionella vyn med magnitud kontra frekvens/fas kan du med den här programvaran presentera data i en vy med impedans eller admittans kontra frekvens – ett kraftfullt analysverktyg för många transformatortyper.
Testfrekvensområdet för FRAX är 0,1 Hz till 25 MHz, och du kan ställa in vilket område som ska användas för enskilda tester så att det matchar den aktuella tillämpningen. Som standard är antalet testpunkter som används för varje frekvenssvep 1 046, men du kan utöka detta upp till maximalt 32 000. Normal mättid är 64 sekunder, men det finns ett snabbt läge som kan ge resultat på bara 37 sekunder.
FRAX-seriens analysatorer av svepfrekvensrespons är små och lätta att bära med sig, med ett arbetstemperaturområde på –20 ºC till +50 ºC, vilket gör dem perfekta för användning på fältet. De levereras med jordkabel, fyra flätade satser på 3 m, två C-klämmor, anslutningskablar på 9 m eller 18 m, en användarhandbok och Windows-programvara.
Det finns tre modeller i FRAX-serien:
- FRAX099: batteri som tillval, ansluts till en extern bärbar dator för kontroll och dataanalys med en standard-USB-kabel
- FRAX101: batteri som tillval, stöd för både Bluetooth- och standard-USB-anslutning för kontroll och utbyte av data med en extern bärbar dator, inklusive inbyggd detektor för jordslinga
- FRAX150: nätströmsdrift, med integrerad dator med högupplöst färgskärm och kraftfullt bakgrundsljus som gör att den är enkel att läsa även i direkt solljus, och med inbyggd detektor för jordslinga
Relaterade produkter
Använda din produkt
Felsökning
Koppla bort USB-kabeln från FRAX och datorn, kontrollera om det finns några främmande föremål i kablarna eller anslutningsportarna och anslut dem sedan igen. Starta FRAX-programvaran. Anslut till instrumentet genom att välja ”Connect” (Anslut) under menyn ”File” (Arkiv), klicka på knappen ”Connect” (Anslut) på höger sida i fönstret eller använd tangenten F7. Om anslutningarna är korrekt inställda ändras namnet på fönstret från ”FRAX (Disconnected)” (FRAX (frånkopplad)) till ”FRAX (Connected)” (FRAX (ansluten)). Om anslutningen inte fungerar får du ett felmeddelande med förslag på åtgärd. Om du väljer det rekommenderade portnumret med en grön symbol bredvid åtgärdas vanligtvis anslutningsproblemen.
FRAX 101 har en inbyggd Bluetooth-antenn av klass 1 och levereras med en Bluetooth-adapter av klass 1 för datorn. Vi rekommenderar att du alltid använder den här adaptern eftersom de flesta datorer endast har Bluetooth av klass 2, som har begränsad räckvidd och inte lämpar sig för ställverksmiljöer. Installera Bluetooth-adaptern genom att installera programvaran som medföljer den innan du sätter in den i datorn. Om du sätter in adaptern innan du installerar programvaran kan du behöva avinstallera och installera om Bluetooth-programvaran eller -drivrutinen. När du ansluter till FRAX för första gången måste du slå på FRAX 101 och lägga till en ny Bluetooth-enhet i fönstermenyn. Den ska visas som Megger FRAX 101 och parkopplingskoden är ”0000”. När parkopplingen är klar kan du ansluta till FRAX 101 i FRAX-programvaran.
Vi rekommenderar att du använder den Bluetooth-adapter som medföljer FRAX 101 eftersom den inbyggda Bluetooth i en dator har begränsad räckvidd och inte lämpar sig för ställverksmiljöer. I ställverk med brus är det också bra att upprätta en anslutning till FRAX när instrumentet är nära din dator. Sedan kan du flytta den till transformatorns övre del eller längre bort efter behov. Det är lättare att upprätthålla en anslutning när den väl har upprättats än att ansluta för första gången på längre avstånd. Om USB Bluetooth-antennen är ansluten till en annan USB-port på datorn kan detta dessutom växla vilken COM-port Bluetooth använder för att ansluta. Kontrollera COM-porten före anslutning.
En låg utgångsspänning uppstår vanligtvis när det är kortslutning mellan signalgeneratorklämman och mätklämman. Kontrollera alla anslutningar och anslutningspunkter för att säkerställa att det inte finns några oönskade jordningar eller kortslutningar.
Du bör kontrollera att testledningarna är hela före användning. Det bästa sättet att kontrollera ledningarnas integritet och korrekt användning av utrustningen är att utföra FRA-självkontrollen med ett standardtestobjekt. Den här kontrollen är särskilt användbar vid kontroll av FRA-testutrustning eftersom det i allmänhet inte finns något intuitivt sätt att veta om testutrustningen ger korrekta resultat vid fältmätningar. FTB 101 som ingår i FRAX-testsatsen tillhandahålls för fältverifiering. Utöver självkontrollen med hjälp av FTB 101 kan du utföra ett kortslutningssjälvtest (stora C-klämmor anslutna till varandra och små jordklämmor anslutna till varandra) och ett självtest för öppen krets (klämmorna isolerade och inte anslutna till något) för att identifiera eventuella problem. Diagrammet nedan visar en typisk respons vid självtester med kortslutning, FTB 101 och öppen krets.
Obs! När du utför ett självtest med kortslutning öppnar FRAX-programvaran ett popupfönster som visar låg utgångsspänning. Klicka bara på OK och fortsätt med testet.
Tolka testresultat
Det är bra att förstå hur varje SFRA-respons bör se ut innan dessa mätningar utförs. På så sätt är det möjligt att känna igen när en uppmätt respons skiljer sig från vad den bör vara. I dessa fall finns det risk för att orsaken är ett misstag med testförberedelsen, t.ex. dålig jordning eller felaktiga testanslutningar. Om detta upptäcks på fältet kan du upprepa testet efter att du har kontrollerat testanslutningarna/förberedelserna. Du bör utföra en snabb verifiering av testsatsen om det finns några tvivel på mätningarnas giltighet (se verifieringstestet för instrumentet i felsökningsavsnittet). Du bör också utföra ett test av jordslingan med FRAX genom att trycka på GLD-knappen på FRAX-instrumentet innan du påbörjar varje test på transformatorn för att kontrollera att du har skapat bra jordanslutningar.
Inställningarna för de utgående SFRA-signalerna sträcker sig normalt från 20 Hz till och med 2 MHz, för att kunna inspektera hela transformatorns integritet. Du kan utföra fyra huvudtyper av SFRA-tester:
- Självtest med öppen krets: Signalen appliceras i ena änden av en lindning och responsen mäts i andra änden. Alla andra anslutningar lämnas flytande (om det finns en DELTA-stabiliseringslindning ska dessa vara kortslutna men inte jordade). Sex tester utförs på en transformator med två lindningar – tre på den höga sidan och tre på den låga sidan. Testet med öppen krets tittar både på transformatorns lindnings- och kärnegenskaper samt på uttag och anslutningar.
- Självtest med kortslutning: Signalen appliceras i ena änden av en lindning och responsen mäts i andra änden. Tre tester utförs, ett på varje lindning på den höga sidan, medan de tre lindningarna på den låga sidan kortsluts tillsammans. Det här testet fokuserar på lindningarna. Genom att kortsluta den låga sidans lindningar kortsluter du kärneffekterna på testet. Genom att utvärdera testerna med kortslutning och öppen krets kan du avgöra om förändringen i kurvan beror på fel i kärnan eller lindningarna.
- Kapacitiv sammanlindning: Signalen appliceras på en terminal på den höga sidans lindning och responsen mäts på motsvarande terminal på den låga sidans lindning. Tre av dessa tester utförs, ett för varje fas/lindning. Det här testet fokuserar på kapacitansen mellan lindningarna och hjälper till att upptäcka radiella deformationer.
- Induktiv sammanlindning: Det här liknar den kapacitiva sammanlindningen med undantag för att de motsatta ändarna av varje lindning som signalen appliceras på och mäts på är jordade. Det här testet fokuserar på induktansen hos båda lindningarna.
Eftersom transformatorn kan vara modellerad som en komplex RLC-krets har varje överföring en unik respons. Baserat på transformatorns utformning finns det dock vissa saker som är gemensamma. Det finns inget angivet frekvensområde som motsvarar transformatorns komponenter, men det finns några generella områden. Följande frekvensresponsområde för ett test av en transformator med öppen krets är de vanligaste:
- Responsen på de lägsta frekvenserna, ungefär 20 Hz till 10 kHz, domineras av transformatorns kärna. Lindningarna har dock viss inverkan på den här sektionen av responsen.
- När du rör dig in i mellanfrekvenserna på 2 kHz till 500 kHz är det lindningarna som påverkar responsen mest.
- Vid de högsta frekvenserna från några hundra tusen Hz upp till 1 till 10 MHz och däröver, utgör transformatorns uttag och anslutningar det mesta av svaret. Men när frekvensen sveper över 1 MHz för transformatorer på 72,5 kV och över, och 2 MHz för transformatorer på 72,5 kV och under, är det instrumentets konfiguration och anslutningar som påverkar responsen mest. Det här är allmänna riktlinjer och komponenternas inverkan kan och kommer att variera utanför de här frekvenserna.
SFRA-testresultat utvärderas med hjälp av jämförande analys. Referensresultaten för SFRA-test kan vara i form av någon av eller alla följande (listade i ordningen mest värdefulla).
Det här är den mest tillförlitliga metoden för att tolka SFRA-testresultat. Avvikelser mellan SFRA-kurvor är lätta att upptäcka och indikerar ofta ett problem. Av denna anledning är det önskvärt att erhålla jämförande SFRA-testresultat för en transformator när den är i ett känt gott skick, t.ex. under driftsättningen, för att ha en tillförlitlig framtida referens att jämföra med. Testförhållandena, t.ex. lindningskopplarnas position, typen av SFRA-test och eventuell särskild förberedelse, ska vara desamma för referensen och de upprepade mätningarna för korrekt tolkning.
Men den här metoden krävs försiktighet, eftersom mindre avvikelser mellan kurvor inte nödvändigtvis indikerar ett problem. Metoden kräver också kunskap om den transformator som testas.
När du utvärderar eller jämför resultaten från transformatorer baserat på samma konstruktion ska du se till att de är så lika som möjligt. Jämförelse av transformatorer med exakt samma specifikationer men som tillverkats av olika företag eller till och med av samma företag under olika år kan ge väldigt olika kurvor. Observera också att bara för att samma tillverkare bygger två transformatorer med samma märkdata som bara är ett serienummer ifrån varandra (t.ex. enfasiga generatortransformatorer eller flera trefastransformatorer som levereras i samma beställning) garanterar inte detta att enheternas konstruktion är densamma. Med det sagt är den senare den mest önskvärda transformatorgruppen för jämförande ändamål när den här metoden används.
Om kurvorna är väldigt lika kan du vara rimligen säker på att transformatorerna är i gott skick. Om kurvorna varierar något kan skillnaderna i avläsningar spegla en olikhet i konstruktionen kontra ett faktiskt problem med transformatorn/transformatorerna.
Den här metoden är den mest utmanande, eftersom mindre avvikelser mellan kurvor kan vara helt normala. Till exempel genom att jämföra SFRA-responsen från en trefastransformators två yttre faser. Mellanfasresponsen (mitten) skiljer sig vanligtvis från ytterfasresponsen, särskilt i kärnområdet för responsen vid test med öppen krets. När svepet rör sig uppåt i frekvens och lindningen börjar dominera responsen efterliknar kurvorna för varje fas varandra och ser i vissa fall identiska ut. Med detta sagt kanske det inte finns någon symmetri mellan de ytterlindade faserna.
Trots sina utmaningar är metoden med fasjämförelse en utomordentligt insiktsfull diagnostik för SFRA-test med kortslutningar. För dessa tester ska alla tre kortslutningsresponsvärden vara nästan identiska. En förstorad vy av den linjära delen av den induktiva lutningen bör inte visa en skillnad på mer än 0,1 dB mellan de tre kurvorna och lutningen bör vara nära –20 dB/dekad. Dåliga anslutningar (dvs. ökat motstånd) påverkar SFRA-testresponsen vid kortslutningen vid de lägsta frekvenserna (t.ex. 20 Hz). I sådana fall kan du behöva kontrollera transformatorn med tester av DC-lindningsmotstånd.
Bilden nedan visar en typisk respons på en öppen krets med hög spänning (HV), en öppen krets med låg spänning (LV) respektive ett HV-test med kortslutning på en DELTA-WYE-transformator med två lindningar:
När nya kurvor jämförs med en referenskurva kan något av följande indikera en potentiell mekanisk förändring:
- Ändringar i resonansen (dvs. toppar och dalar)
- Extra resonans
- Resonansförlust
- Skillnad i övergripande magnitud
Om du vill ha en mer detaljerad förklaring av SFRA och tolkning av resultat tillsammans med exempel kan du kontakta oss för att få ett kompletterande exemplar av vår omfattande rapport SFRA Transformer Life Management Bulletin.
