[發(fā)明專利]利用振動(dòng)波形檢測變壓器繞組狀態(tài)的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910057505.0
• 申請日: 2009-06-30
• 公開（公告）號: CN101937047A
• 公開（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜益民;金之儉;朱子述;饒柱石;傅堅(jiān)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海市電力公司;上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01R31/06
• 分類號: G01R31/06;G01H17/00
• 代理公司: 上海信好專利代理事務(wù)所(普通合伙) 31249
• 代理人: 徐茂泰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用振動(dòng)波形檢測變壓器繞組狀態(tài)的方法，尤其涉及一種利用變壓器短路沖擊電流激發(fā)的振動(dòng)波形檢測變壓器繞組狀態(tài)的方法。

背景技術(shù)

變壓器是電力系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一，其運(yùn)行的穩(wěn)定性對電力系統(tǒng)安全影響重大。隨著我國電網(wǎng)容量的日益增大，短路容量亦隨之不斷增大，變壓器出口短路形成的沖擊電流產(chǎn)生的巨大電磁作用力對變壓器繞組的機(jī)械強(qiáng)度和動(dòng)穩(wěn)定性構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。目前變電站設(shè)備及線路的運(yùn)行環(huán)境始終不容樂觀，因外部短路造成變壓器繞組受沖擊而引發(fā)的變形，是變壓器運(yùn)行過程中較為常見的故障，其對系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成了很大的威脅。

變壓器發(fā)生突然短路故障時(shí)，在變壓器繞組內(nèi)流過很大的短路電流，該短路電流在漏磁場的作用下，在繞組上產(chǎn)生很大的電動(dòng)力。盡管這種暫態(tài)持續(xù)時(shí)間很短，但是變壓器還是有可能遭到損壞。

變壓器遭受突發(fā)短路后，其繞組可能首先發(fā)生松動(dòng)或輕微變形，通過大量的實(shí)驗(yàn)研究分析變壓器繞組變形具有累積效應(yīng)，如果對于松動(dòng)或變形不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)，那么在變壓器的松動(dòng)或變形累積到一定程度后會(huì)使變壓器的抗短路能力大幅下降而在遭受較小的沖擊電流下也會(huì)引發(fā)大的事故發(fā)生。

變壓器在受到?jīng)_擊短路電流時(shí)除了會(huì)發(fā)生松動(dòng)和變形外，在鐵芯的磁致伸縮與運(yùn)行電流的長期作用下變壓器本身在運(yùn)行時(shí)也會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)械振動(dòng)，這些因素結(jié)合起來也會(huì)使繞組發(fā)生漸進(jìn)性的變形、松散失穩(wěn)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致變壓器的抗短路能力下降而使得變壓器存在潛在的事故隱患。

繞組的變形一方面會(huì)導(dǎo)致機(jī)械抗短路電流沖擊能力的下降，另一方面也會(huì)導(dǎo)致線圈內(nèi)部局部絕緣距離發(fā)生變化，使局部出現(xiàn)絕緣薄弱點(diǎn)，當(dāng)遇到過電壓作用時(shí)，繞組有可能發(fā)生餅間或匝間短路導(dǎo)致變壓器絕緣擊穿事故，或者由于局部場強(qiáng)增大而引起局部放電，絕緣損傷部位會(huì)逐漸擴(kuò)大，最終導(dǎo)致變壓器發(fā)生絕緣擊穿事故而引發(fā)進(jìn)一步的事態(tài)擴(kuò)大。

因此，在運(yùn)行過程中當(dāng)變壓器經(jīng)歷了外部短路事故后或運(yùn)行一段時(shí)間后的常規(guī)檢修中，如何有效地檢測出變壓器繞組是否存在松動(dòng)和變形，從而判斷變壓器是否需要檢修處理顯得十分重要，是保障變壓器安全運(yùn)行的一個(gè)重要手段，因此變壓器繞組變形的檢測是目前變壓器常規(guī)試驗(yàn)項(xiàng)目之一。

目前實(shí)際應(yīng)用的對變壓器繞組狀態(tài)的檢測方法主要有以下2種：

1、短路阻抗法：

變壓器短路阻抗是當(dāng)負(fù)載阻抗為零時(shí)變壓器內(nèi)部的等效阻抗，短路阻抗是變壓器繞組的漏抗和電阻的矢量和，由于變壓器直流電阻相對于漏抗數(shù)值很小，因此變壓器的短路阻抗反映的主要是變壓器繞組的漏抗。由變壓器的理論分析可知，變壓器漏抗值是由繞組的幾何尺寸所決定的，或者說是由繞組的結(jié)構(gòu)決定的，一旦變壓器繞組發(fā)生變形，從理論上來說變壓器的漏抗相應(yīng)也會(huì)發(fā)生變化，因此通過對變壓器短路阻抗的檢測可以間接地反映變壓器繞組內(nèi)部是否發(fā)生了變形。

一般情況下，運(yùn)行中的變壓器受到了短路電流的沖擊后，或在定期常規(guī)檢查時(shí)要將測得的短路阻抗值與原有的記錄進(jìn)行比較來判斷繞組是否發(fā)生了變形，如果短路阻抗值變化較大，例如國標(biāo)中設(shè)定為變化超過3％，則可確認(rèn)繞組有顯著變形。

圖1為短路阻抗法的測量示意圖，將變壓器低壓側(cè)短路，高壓側(cè)通過調(diào)壓器施加試驗(yàn)電壓，測量對應(yīng)的短路電壓U和短路電流I，變壓器的短路阻抗由Z＝U/I計(jì)算得到。

按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器在短路阻抗測試試驗(yàn)中，要求測量每一相的短路阻抗，并把試驗(yàn)后所測量的短路阻抗值與以往試驗(yàn)的數(shù)據(jù)加以比較，根據(jù)其變化的程度，作為判斷被試變壓器繞組是否合格的重要依據(jù)之一。

從實(shí)際應(yīng)用情況來看，短路阻抗法在長期的生產(chǎn)實(shí)踐中已建立了標(biāo)準(zhǔn)，判據(jù)較為明確，在IEC60076-5和GB1095-85中均明確給出了線圈變形程度的判據(jù)。但很多情況下這種方法的靈敏度很低，故障的檢出率較低，只有在線圈整體變形情況較為嚴(yán)重時(shí)才能夠得到較明確的反映。

2、頻響法(FRA法，F(xiàn)requency?Response?Analysis)：

頻響法的基本原理是將變壓器繞組視為一個(gè)分布參數(shù)網(wǎng)絡(luò)，它由對地電容C、縱向電容K、電感L等分布參數(shù)構(gòu)成一無源線性雙端口網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)的特性在頻域上可以用傳遞函數(shù)H(jω)來描述。

繞組發(fā)生局部機(jī)械變形后，其內(nèi)部的分布電感L、縱向電容K和對地電容C等分布參數(shù)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而在網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)H(jω)上得到反映。因此分析變壓器繞組的網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)曲線的變化情況就可以分析內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)電參數(shù)是否發(fā)生變化，從而推斷相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)是否發(fā)生了變形，這是頻響法測試變壓器繞組變形的依據(jù)和基礎(chǔ)，如圖2所示，為變壓器繞組的等效雙口網(wǎng)絡(luò)。