李民

摘 要：在電力系統(tǒng)中，變壓器是整體系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，一臺(tái)大型電力變壓器出現(xiàn)問題就會(huì)導(dǎo)致大面積停電，會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。在線監(jiān)測能夠正確及時(shí)的對(duì)變壓器繞組變形進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故隱患，延長變壓器的實(shí)際使用壽命，很大程度的防止由于變壓器繞組引起的大面積停電。因此，對(duì)變壓器的安全性、穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。變壓器繞組變形的在線監(jiān)測方法有多種，該文簡述了變壓器繞組變形的多種檢測方法，并探討了傳遞函數(shù)法在變壓器繞組變形在線監(jiān)測中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：變壓器 繞組變形 在線監(jiān)測 傳遞函數(shù)法

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）11（b）-0088-01

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和電力網(wǎng)的日益擴(kuò)大，城鎮(zhèn)對(duì)于電力的需求也逐步增加。為了能夠提供穩(wěn)定的供電，供電系統(tǒng)的容量也隨之持續(xù)擴(kuò)大。在整個(gè)電力系統(tǒng)中，變壓器是輸配電的重要設(shè)備，其容量和電壓等級(jí)也日益增高，因此，對(duì)變壓器的安全性、穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求。

1 變壓器繞組變形的檢測方法

變壓器繞組變形是變壓器出現(xiàn)故障的重要因素，主要是由于短路沖擊所造成的短路電動(dòng)力的影響。盡管電力變壓器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有非常嚴(yán)格的規(guī)定，但是繞組變形現(xiàn)象還是比較常見的，嚴(yán)重影響了變壓器的穩(wěn)定性、安全性和可靠性。目前我國常用的繞組變形檢測方法主要有以下幾種。

（1）短路阻抗法短路阻抗法。分為電阻分量和電抗分量，在通常情況下，電阻分量小于電抗分量。變壓器出現(xiàn)繞組變形之后，會(huì)造成繞組的幾何尺寸或相對(duì)位置出現(xiàn)改變，從而反映適中阻抗的變化，測量短路前后的短路阻抗值是檢測變壓器繞組變形的有效方法。適中阻抗法可以實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，不過此種方法的敏銳性不高，容易造成錯(cuò)誤判斷，還需要相對(duì)較長的測試時(shí)間，通常將其與其他方法協(xié)同使用。

（2）低壓脈沖法。當(dāng)電壓頻率較高時(shí)，變壓器繞組的鐵芯就會(huì)失去作用，變壓器繞組產(chǎn)生變化后，會(huì)直接影響到相應(yīng)部分的電廠、電容參數(shù)，繞組對(duì)施加的低壓脈沖的響應(yīng)波形會(huì)產(chǎn)生變化，將其進(jìn)行對(duì)比就可以檢測變壓器是否發(fā)生繞組變形。低壓脈沖法在實(shí)際現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)，會(huì)由于現(xiàn)場的各種電磁干擾而影響結(jié)果，可重復(fù)性不高。

（3）頻率響應(yīng)分析法。在較高頻率下，變壓器繞組等效于由電感、電容等分布參數(shù)組成的一個(gè)二端口網(wǎng)絡(luò)，如果變壓器繞組出現(xiàn)變形，那么其分布的參數(shù)也會(huì)隨之改變，相應(yīng)反映出的頻響特別曲線也會(huì)隨之改變。頻率響應(yīng)分析法具有較高的敏銳性，且受電磁干擾影響小，具有良好的重復(fù)性，不過其容易受到不確定因素的影響，目前還沒有權(quán)威性的診斷判定依據(jù)，診斷結(jié)果存在不確定性。

（4）在線監(jiān)測漏抗法。在短路阻抗法的基礎(chǔ)上，利用在線監(jiān)測變壓器短路電抗的變化從而做出檢測。在線監(jiān)測繞組短路電抗的最大特點(diǎn)就是可以在變壓器運(yùn)行過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，具備良好的應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性。繞組短路電抗值不大，繞組變形時(shí)短路電抗的變化也不是很明顯，在線監(jiān)測漏抗法的精確度和結(jié)果穩(wěn)定性有待提高。

（5）傳遞函數(shù)法。傳遞函數(shù)所反映的是電路本身的特性，不會(huì)受到外作用影響。當(dāng)變壓器繞組變形后，其等效的電路參數(shù)也會(huì)隨之改變，傳遞的函數(shù)也會(huì)有所變化。通過檢測傳遞函數(shù)的頻譜圖差異來判斷變壓器繞組是否發(fā)生變形，此外，還有電容量變化法、超聲波檢測法、振動(dòng)監(jiān)測法等。

2 變壓器繞組變形在線監(jiān)測

通過傳遞函數(shù)法可以檢測變壓器繞組變形，為在線監(jiān)測提供了一種可靠的檢測方法。該文主要分析傳遞函數(shù)法在變壓器繞組變形在線監(jiān)測的應(yīng)用。變壓器繞組發(fā)生變形后，繞組的傳遞函數(shù)也會(huì)隨之改變，利用在線監(jiān)測繞組傳遞函數(shù)的方法對(duì)繞組變形進(jìn)行檢測，當(dāng)兩條傳遞函數(shù)曲線相關(guān)性顯著降低時(shí)，可認(rèn)定繞組變形。

（1）變壓器繞組變形在線監(jiān)測方法。

在線監(jiān)測的具體實(shí)施根據(jù)實(shí)際情況有兩種選擇，已有變壓器繞組原始傳遞函數(shù)數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行在線采集變壓器繞組數(shù)據(jù)構(gòu)造繞組傳遞函數(shù)，將兩組函數(shù)進(jìn)行比較如果存在顯著下降現(xiàn)象，那么就可以認(rèn)定為繞組變形；變壓器繞組傳遞函數(shù)數(shù)據(jù)未知，則可通過采集同型號(hào)變壓器的數(shù)據(jù)與在線采集數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，如果有顯著下降，可認(rèn)定為繞組變形。此外，通常情況下，繞組變形發(fā)生于變壓器出口短路之后，在線監(jiān)測系統(tǒng)可以對(duì)變壓器工作電流實(shí)施監(jiān)測，如果變壓器出現(xiàn)短路或者出現(xiàn)負(fù)荷情況，系統(tǒng)可以自動(dòng)加強(qiáng)監(jiān)測密度。在獲取變壓器的傳遞函數(shù)曲線時(shí)，采用變壓器工作電流中的高頻成分來構(gòu)造變壓器傳遞函數(shù)，一方面能夠確保獲得高頻分量的準(zhǔn)確性，另一方面還可以在線監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)同步性。

傳遞函數(shù)法數(shù)據(jù)經(jīng)電流傳感器傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡中，對(duì)其完成數(shù)據(jù)預(yù)處理后傳輸?shù)缴衔粰C(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。傳遞函數(shù)法在測試的整個(gè)過程中都沒有與變壓器發(fā)生直接的電聯(lián)系，對(duì)變壓器沒有影響，同時(shí)還不需要進(jìn)行在線注入信號(hào)，避免了諸多困難。

（2）變壓器繞組變形在線監(jiān)測系統(tǒng)概述。

所有在線監(jiān)測系統(tǒng)都是經(jīng)過以下過程完成的，即信號(hào)的變送和采集、數(shù)據(jù)的分析和處理、結(jié)果的輸出和顯示。這也就代表變壓器繞組變形在線監(jiān)測系統(tǒng)有三個(gè)部分，即被變壓器和傳感器、信號(hào)預(yù)處理及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。在一般情況下，在線監(jiān)測由計(jì)算機(jī)和監(jiān)測系統(tǒng)軟件共同完成。如圖1所示。

監(jiān)測系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)后對(duì)繞組數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)計(jì)算、譜圖顯示以及變形診斷等操作。監(jiān)測系統(tǒng)軟件主要有三個(gè)模塊，分別為參數(shù)設(shè)置模塊、測試控制模塊、數(shù)據(jù)處理模塊。數(shù)據(jù)采集卡是監(jiān)測系統(tǒng)中的重要設(shè)備。

3 結(jié)語

該文探討了繞組變形的傳遞函數(shù)法，并進(jìn)一步完成了變壓器繞組變形在線監(jiān)測系統(tǒng)。對(duì)影響傳遞函數(shù)的其他因素沒有給予分析，整個(gè)系統(tǒng)有一些方面需要深入改善。此在線監(jiān)測系統(tǒng)可以與其他變壓器在線監(jiān)測系統(tǒng)配合使用，從而確保變壓器的正常運(yùn)行。

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