[發(fā)明專利]電壓互感器的匝間短路在線監(jiān)測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110358966.9
• 申請(qǐng)日: 2011-11-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102435903A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李璿;王曉琪;余春雨;汪本進(jìn);王歡;費(fèi)燁;吳士普;馮宇;陳曉明;王玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01R31/02
• 分類號(hào): G01R31/02
• 代理公司: 武漢帥丞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;王玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電壓互感器的匝間短路在線監(jiān)測(cè)裝置，具體為針對(duì)高壓電磁式電壓互感器或電力變壓器，依據(jù)磁勢(shì)平衡原理，采用高精度測(cè)量導(dǎo)納方法檢測(cè)其匝間短路故障，屬電工測(cè)量與檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

繞組類高壓電氣設(shè)備（變壓器及互感器）的匝間短路是非常嚴(yán)重的事故。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，變壓器匝間短路故障約占變壓器大型故障的50%～60%，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于繞組類設(shè)備匝間短路進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究，對(duì)于變壓器來(lái)說(shuō)，具體有如下的研究方法：

（1）利用一、二次繞組電壓和電流變化量來(lái)監(jiān)測(cè)是否發(fā)生故障。由于匝間短路故障時(shí)原、副邊電壓和電流變化值非常小，而變壓器在實(shí)際運(yùn)行中，負(fù)荷是動(dòng)態(tài)的，導(dǎo)致電流也在不停變化，且其變化幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)匝間短路故障變化的幅度，因此很難剔除這種變化對(duì)匝間短路故障的影響；

（2）利用變壓器發(fā)生短路時(shí)漏磁場(chǎng)的變化來(lái)監(jiān)測(cè)是否發(fā)生故障。當(dāng)變壓器發(fā)生匝間短路故障時(shí)，漏磁場(chǎng)變化比較明顯，利用探測(cè)器來(lái)探測(cè)漏磁通變化即可監(jiān)測(cè)匝間短路故障，但這種方法需要將探測(cè)線圈放入變壓器內(nèi)部，通過(guò)測(cè)量探測(cè)線圈中感應(yīng)電壓的變化，來(lái)監(jiān)測(cè)繞組的匝間短路故障，這對(duì)設(shè)備性能會(huì)產(chǎn)生影響；

（3）利用測(cè)量功率損耗來(lái)監(jiān)測(cè)匝間短路。當(dāng)繞組類設(shè)備發(fā)生匝間短路時(shí)，其內(nèi)部功率損耗會(huì)明顯增大，利用變壓器各側(cè)的電壓、電流量，計(jì)算出變壓器的功率，進(jìn)而得出損耗的變化。用于測(cè)量電流、電壓的電流互感器和電壓互感器引入的誤差同樣會(huì)對(duì)影響對(duì)測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià)。

對(duì)于電磁式電壓互感器也同樣面臨這樣的問(wèn)題，發(fā)生匝間短路后，由于對(duì)其主絕緣及誤差影響很小，通常不易被監(jiān)測(cè)到，一旦故障擴(kuò)大，將導(dǎo)致設(shè)備主絕緣燒壞，對(duì)電網(wǎng)安全造成重大影響。通常情況下，從發(fā)生匝間短路到主絕緣擊穿所需的時(shí)間為幾分鐘到十幾個(gè)小時(shí)不等，電壓等級(jí)越高，發(fā)展速度將越快。

電磁式電壓互感器一次繞組匝間短路產(chǎn)生的原因有多種，常規(guī)的監(jiān)測(cè)電磁式電壓互感器絕緣狀態(tài)的方法主要是對(duì)其一次繞組激磁電流I₁進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如附圖1所示，圖中傳感器1用于監(jiān)測(cè)一次電流，傳感器2用于監(jiān)測(cè)一、二次之間絕緣泄漏電流。由于電磁式電壓互感器一次繞組匝數(shù)較變壓器要多很多，如110kV電磁式電壓互感器，其一次繞組匝數(shù)為33990匝，當(dāng)一次繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，一次繞組減少1匝，對(duì)泄漏電流的影響量數(shù)量級(jí)為10^-5，而一般穿心式電流傳感器的精度為10^-4左右，電壓互感器測(cè)量誤差達(dá)10^-3，因此，采用上述三種檢測(cè)變壓器故障的方法，并不能有效的監(jiān)測(cè)互感器類設(shè)備的匝間短路變化。

中國(guó)發(fā)明專利《一種基于導(dǎo)納原理實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)的方法》（申請(qǐng)?zhí)枺?00710119033.8?申請(qǐng)日：2007-06-18）所公開(kāi)的，是對(duì)被保護(hù)變壓器各側(cè)的電壓、電流互感器的輸出波形進(jìn)行采樣得到電壓、電流瞬時(shí)采樣值，再計(jì)算出電壓、電流幅值相角信息，保護(hù)裝置根據(jù)導(dǎo)納算法計(jì)算被保護(hù)變壓器的勵(lì)磁導(dǎo)納Z₀，之后與給定值進(jìn)行比較，發(fā)出是否進(jìn)行保護(hù)信號(hào)，該方法對(duì)變壓器故障情況的反應(yīng)靈敏，判據(jù)裕度大、簡(jiǎn)單、可靠。其不足之處是：勵(lì)磁阻抗的計(jì)算方法復(fù)雜；通過(guò)對(duì)變壓器所連接的電流、電壓互感器進(jìn)行采樣，采樣精度最高只能達(dá)到10^-3；由于電磁式電壓互感器一次繞組匝數(shù)遠(yuǎn)多于變壓器，匝間短路時(shí)勵(lì)磁導(dǎo)納的變化值遠(yuǎn)小于變壓器，因此，該方法不能適應(yīng)于電磁式電壓互感器的保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)背景技術(shù)提出的問(wèn)題，公開(kāi)一種精度高、易于實(shí)現(xiàn)的在線監(jiān)測(cè)電磁式電壓互感器匝間短路裝置，利用磁勢(shì)平衡原理，高精度監(jiān)測(cè)一次導(dǎo)納，由此而反映電磁式電壓互感器匝間短路故障。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：電壓互感器的匝間短路在線監(jiān)測(cè)裝置，包括數(shù)據(jù)采集元件、A/D轉(zhuǎn)換元件、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及上位機(jī)，其特征在于：所述的數(shù)據(jù)采集元件包括采樣電阻和分壓電阻，在電壓互感器一次高壓線圈的末端，串聯(lián)有采樣電阻；電壓互感器二次繞組的一組低壓線圈上，串聯(lián)有分壓電阻；采樣電阻及分壓電阻分別連接有A/D轉(zhuǎn)換元件，與采樣電阻連接的A/D轉(zhuǎn)換元件通過(guò)光電隔離裝置連接至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，與分壓電阻連接的A/D轉(zhuǎn)換元件直連至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，上位機(jī)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接。

本發(fā)明電壓互感器的匝間短路在線監(jiān)測(cè)裝置工作原理如下：