[發明專利]變壓器繞組在線監測系統

有效

• 申請號: 201210590995.2
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103217579A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 何颋;高宇峰;蔣瑜;陳曉君;陳捷;劉學軍
• 申請（專利權）人: 富陽市供電局;國家電網公司
• 主分類號: G01R27/02
• 分類號: G01R27/02;G01B7/16
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本發明涉及一種變壓器繞組在線監測系統。

背景技術

變壓器繞組變形是指繞組受力后，發生軸向、徑向尺寸的變化，器身位移，匝間短路及繞組扭曲、鼓包等情況。引起變壓器繞組變形的主要原因是：

1）、變壓器在運行中難以避免要遭受到各種短路故障的沖擊，其中包括三相短路、兩相短路和相對地故障等，特別是出口或者近區短路對變壓器的危害最大，巨大的短路沖擊電流使變壓器繞組受到很大的電動力，并使繞組急劇發熱，在較高溫度下導線的機械強度變小，電動力作用更容易使繞組受到破壞。

2）、變壓器在運輸或安裝過程中發生意外碰撞、振動，造成變壓器繞組變形。

3）、變壓器保護系統存在死區或動作失靈導致承受短路電流作用時間過長，可能導致繞組變形。

由于變電站設備布置上的問題，在變壓器出口與總斷路器間隔的斷路器與電流互感器之間發生故障，是在變壓器差動保護區外，母線差動保護區內，在斷路器的電源側。當母線差動保護動作，斷路器跳閘后卻不能切除故障時，由變壓器供給的短路電流仍然存在。此區域只有兩個電力設備，數米導線和幾個瓷瓶，通常因為故障概率小而被忽視。但若發生故障，后果非常嚴重。

變壓器繞組變形后，一般不會立即發生損壞事故，更多的則是仍能繼續運行一段時間，運行時間的長短取決于變形的嚴重程度等因素，這種變壓器的運行，具有故障隱患。這是因為：

1)、絕緣距離發生變化，或固體絕緣受到損傷，會導致局部放電。遇到過電壓作用時，繞組便有可能發生絕緣破壞，導致局部放電，若局部放電的長期作用，絕緣損傷部位會逐漸擴大，最終導致變壓器發生絕緣擊穿事故。

2）、變壓器在運輸或安裝過程中發生意外碰撞、振動，造成變壓器繞組變形。繞組機械性能下降，當再次遭受到短路電流沖擊時，將承受不住巨大的沖擊電動力的作用而發生損壞事故。

3）、運行經驗表明，運行變壓器一旦發生繞組變形，將導致累積效應。對于繞組已有變形但仍在運行的電力變壓器來說，雖然并不意味著會立即發生絕緣擊穿事故，但根據變形情況不同，當再次遭受并不大的過電流或過電壓，甚至在正常運行的鐵磁振動作用下，也可能導致絕緣擊穿事故。

所以說，從表面上看，有些變形的變壓器繞組其尺寸未發生變化，但是變壓器等效電路中單位長度的分布電感和電容卻發生了變化，因而繞組的頻率響應特性發生了變化，把這類變形稱之為特殊變形，實際運行中的變壓器繞組變形有時是幾種變形同時發生。

據統計資料表明，變壓器中最常發生的故障為線圈部分，它的損壞率約占整個變壓器故障的60%-70%。我國1997年220kV及以上變壓器非計劃停運按部位的分類情況顯示：220kV等級變壓器中，由于線圈引起的非計劃停運時間占總非計劃停運時間的79．49％；330kV等級則為72．31％；500kV等級則為98．92％。因此可以通過檢測變壓器繞組是否變形作為一個依據，來保證變壓器故障元件得到及時的替換，無故障元件得到最大限度的使用，從而延長變壓器的使用壽命。

目前普遍采用的變壓器繞組監測方法主要是低壓脈沖法、頻率響應法和短路電抗法，其中前兩種方法屬于離線方式，而短路電抗法可以利用于在線測試。

在線短路電抗監測方法主要是利用變壓器繞組一、二次側的電壓電流信息在線計算變壓器的短路電抗，如果前后短路電抗值變化很小，則可認為變壓器繞組沒有變形，如果變化很大，則可認為繞組顯著變形。

變壓器繞組的短路電抗值與繞組的結構參數存在著直接的關系，變壓器在運行過程中不可避免的會遇到短路電流的沖擊，使繞組發生扭曲、鼓包、移位等變形，從而引起短路電抗值得變化。通過模擬各類的變形情況，分析變壓器短路電抗，得出以下結論：

1）、繞組有微小變形時，短路電抗的變化量很小，若軸向變形量小于l%，短路電抗變化小于1%，此時可能小于測量系統的誤差范圍，其變化量在測量結果中無法體現，此時不能通過短路電抗的變化量來判斷繞組變形程度。

2）、當繞組變形程度增加時，短路電抗變化量增加的很快，短路電抗相當敏感，若軸向變形量是2％左右時，短路電抗變化量超過3%，反之，若短路電抗發生明顯變化，或者超出某一范圍，就意味著繞組具有一定程度的變形。

3）、變壓器的短路電抗分量就是變壓器的漏電抗，變壓器的漏電抗可分為縱向漏電抗和橫向漏電抗部分。通常情況下，橫向漏電抗所占的比例較小。變壓器的漏電抗值由繞組的幾何尺寸決定，變壓器繞組的結構狀態的改變勢必引起變壓器漏電抗的變化，通常只要變壓器的短路電抗值變化超過了5%，就認為發生了故障。