[發明專利]大型變壓器卷鐵心片間短路的檢測方法

有效

• 申請號: 201810284680.2
• 申請日: 2018-04-02
• 公開（公告）號: CN108732450B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 周利軍;胡軍杰;郭蕾;高仕斌;張陳擎宇;蔡君懿;江俊飛
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/02
• 分類號: G01R31/02
• 代理公司: 成都盈信專利代理事務所(普通合伙) 51245
• 代理人: 崔建中

本發明公開了大型變壓器卷鐵心片間短路的檢測系統及方法。通過在卷鐵心首尾加一個直流電壓源，通過羅氏線圈和示波器采集流過鐵心的電流值；然后采用微元分析的方法對卷繞路徑方向的等效電阻進行準確求解，以計算出卷鐵心的實際等效電阻；最后通過實際等效電阻與理論等效電阻的比較，判斷卷鐵心是否發生片間短路，并確定短路片數與位置。該檢測系統及方法有效提升了卷鐵心變壓器片間短路的檢測效率。

技術領域

本發明屬于電力設備故障診斷技術領域，具體涉及大型變壓器卷鐵心片間短路的檢測方法。

背景技術

卷鐵心變壓器因其較低的空載損耗而得到快速發展，尤其在牽引系統中擁有廣闊的應用前景，而變壓器的正常工作是供變電系統持續正常運行的保障和前提。卷鐵心是采用硅鋼片帶料，連續卷制成的封閉形鐵心，在卷鐵心的硅鋼帶開料過程中，難免會造成毛刺等問題，在卷繞等過程以及后續的運輸過程中，不可避免對片間絕緣造成破壞，從而造成片間短路。鐵心片間短路將導致鐵心局部過熱，加速絕緣熱老化，使絕緣損壞，降低牽引變壓器壽命，對社會經濟造成了一定的影響。

由于卷鐵心變壓器的結構設計，卷鐵心一旦發生故障，難以進行更換，因此在研制過程中有效地檢測出卷鐵心片間短路的方法，可大幅地提高卷鐵心變壓器的運行性能與使用壽命。目前主要通過人為觀察的方式來進行檢查，效率低下，尚無能夠有效檢測大型變壓器卷鐵心片間短路的方法。因此，為了避免變壓器卷鐵心片間短路、提高卷鐵心變壓器的服役性能，現急需大型變壓器卷鐵心片間短路的檢測系統及方法。

發明內容

本發明的目的在于更加有效地檢驗大型變壓器卷鐵心片間短路情況。

檢測方法包括如下步驟：

1)逐級推算每一級卷繞路徑長度，得到第i級硅鋼帶的卷繞長度l_i的表達式為：

l_i＝2π(r+id)+2(s+q)+d，i∈{1,2,3,L,2n}

式中，s為心柱長度，q為鐵軛長度，r為圓角半徑，d為硅鋼帶厚度，2n為卷繞總圈數；

2)設每級卷繞的硅鋼帶首尾寬度分別為m₀,m₁,m₂,…,m_2n+1，其中m₀和m_n分別為寬度最小值和最大值，則硅鋼帶寬度m_j可表示為：

式中，j∈{1,2,3,L,n,n+1,n+2,L,2n,2n+1}，R為鐵心外截面半徑；

同時，可得卷繞第i級鐵心硅鋼帶寬度g_i(x)與該級卷繞路徑上的位置x的函數關系式：

3)對寬度漸變硅鋼帶電阻值進行積分求和，得出卷鐵心卷繞首尾外接直流電壓源時的等效電阻的表達式：

式中ρ為硅鋼材質的電阻率；表征卷繞總圈數的參數n按照下式計算：

其中[·]為取整運算；

4)判斷卷繞工藝是否合格：

式中，R_exp＝U/I_exp，I_exp為數字示波器測量到的電流值，U為外加直流電壓源的電壓值；ε為相對誤差百分比；

若ε≤1％則認為卷繞合格，否則認為存在問題，需進行缺陷排查，并轉到步驟5)；

5)計算故障等效電阻：