[發(fā)明專利]變壓器短路時繞組工作狀態(tài)診斷方法

無效

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• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102998544A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設計）人: 李清;蔡開穗;王豐華;金之儉
• 申請（專利權）人: 河南電力試驗研究院;上海交通大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R31/06
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所 31228
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發(fā)明涉及一種信號監(jiān)測方法，尤其涉及一種變壓器發(fā)生短路時繞組工作狀態(tài)的診斷方法。

背景技術

變壓器是電力系統中最重要的設備之一，其運行的穩(wěn)定性對電力系統安全影響重大。隨著我國電網容量的日益增大，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生的巨大電磁作用力對變壓器繞組的機械強度和動穩(wěn)定性構成了嚴重的威脅。目前變電站設備及線路的運行環(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，是變壓器運行過程中較為常見的故障，其對系統的安全運行造成了很大的威脅。

變壓器遭受突發(fā)短路后，其繞組可能首先發(fā)生松動或輕微變形，通過大量的實驗研究分析變壓器繞組變形具有累積效應，如果對于松動或變形不能及時發(fā)現和修復，那么在變壓器的松動或變形累積到一定程度后會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引發(fā)大的事故發(fā)生。

繞組的變形一方面會導致機械抗短路電流沖擊能力的下降，另一方面也會導致線圈內部局部絕緣距離發(fā)生變化，使局部出現絕緣薄弱點，當遇到過電壓作用時，繞組有可能發(fā)生餅間或匝間短路導致變壓器絕緣擊穿事故，或者由于局部場強增大而引起局部放電，絕緣損傷部位會逐漸擴大，最終導致變壓器發(fā)生絕緣擊穿事故而引發(fā)進一步的事態(tài)擴大。

因此，在運行過程中當變壓器經歷了外部短路事故后或運行一段時間后的常規(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行的一個重要手段，因此變壓器繞組變形的檢測是目前變壓器常規(guī)試驗項目之一。

目前實際應用的對變壓器繞組狀態(tài)的檢測方法主要有以下三種：

1、短路阻抗法

變壓器短路阻抗是當負載阻抗為零時變壓器內部的等效阻抗，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構決定的，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也會發(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部是否發(fā)生了變形。

一般情況下，運行中的變壓器受到了短路電流的沖擊后，或在定期常規(guī)檢查時要將測得的短路阻抗值與原有的記錄進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，例如國標中設定為變化超過3％，則可確認繞組有顯著變形。

按照有關標準規(guī)定，變壓器在短路阻抗測試試驗中，要求測量每一相的短路阻抗，并把試驗后所測量的短路阻抗值與以往試驗的數據加以比較，根據其變化的程度，作為判斷被試變壓器繞組是否合格的重要依據之一。

從實際應用情況來看，短路阻抗法在長期的生產實踐中已建立了標準，判據較為明確，在國際電工標準IEC60076-5和GB1095-85中均明確給出了線圈變形程度的判據。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重時才能夠得到較明確的反映。

2、頻響分析法

頻響分析法的基本原理是將變壓器繞組視為一個分布參數網絡，它由對地電容C、縱向電容K、電感L等分布參數構成一無源線性雙端口網絡，該網絡的特性在頻域上可以用傳遞函數H(jω)來描述。

繞組發(fā)生局部機械變形后，其內部的分布電感L、縱向電容K和對地電容C等分布參數會發(fā)生相應的變化，從而在網絡的傳遞函數H(jω)上得到反映。因此分析變壓器繞組的網絡傳遞函數曲線的變化情況就可以分析內部的網絡電參數是否發(fā)生變化，從而推斷相應的機械結構是否發(fā)生了變形，這是頻響分析法測試變壓器繞組變形的依據和基礎。

頻響法測試首先將一穩(wěn)定的正弦掃頻電壓信號V_i施加到被試變壓器繞組的一端，然后同時記錄該端口V_i和其它輸出端口上的電壓V_o，從而得到該被試繞組的一組頻響特性曲線，其表達式為

H(jω)＝V_o/V_i

頻響法的測試靈敏度較短路阻抗法高，但由于其頻響波形的復雜性，對繞組狀況的判別需要較多的經驗，較難形成明確的定量判據，因此至今沒有形成判別標準。