官小靜 胡巧玲 張瀛 許佑強(qiáng) 趙文敬

石家莊鐵道大學(xué)

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電力變壓器實(shí)時(shí)監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)研究

官小靜 胡巧玲 張瀛 許佑強(qiáng) 趙文敬

石家莊鐵道大學(xué)

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展勢頭迅猛。而電力變壓器是電力系統(tǒng)中重要的輸變電設(shè)備，隨著電網(wǎng)容量的擴(kuò)大，電力變壓器的傳輸容量和電壓傳變等級也在不斷提高，其性能的好壞直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，所以一定要確保變壓器運(yùn)行狀態(tài)良好。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，通常情況下，變壓器出現(xiàn)問題的罪魁禍?zhǔn)拙褪抢@組變形，因此，根據(jù)繞組狀態(tài)來判斷變壓器是否出現(xiàn)病變非常可靠，而如何實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測繞組狀態(tài)是研究的關(guān)鍵。 本文從計(jì)算從短路電抗與繞組幾何尺寸的直接關(guān)系入手，運(yùn)用兩次測量法對變壓器在線監(jiān)測與故障診斷進(jìn)行淺要的分析。

變壓器 繞組變形 短路電抗 兩次測量法

1　變壓器繞組變形

變壓器繞組是變壓器中出現(xiàn)問題頻率最高的部位，我們需要對其種類、原因及帶來的危害進(jìn)行淺要分析。

1.1變壓器繞組變形的種類

變壓器繞組變形的類型有很多，常見的有：整體變形、整體壓縮、整體拉伸、局部變形、局部壓縮和拉開變形、匝間短路、軸向扭曲等等。

1.2變壓器繞組變形的原因

變壓器繞組是變壓器里非常脆弱的部分，很多細(xì)節(jié)不注意就可能引起變壓器繞組變形，現(xiàn)將原因大體歸結(jié)如下：

①短路故障電流沖擊。電力變壓器在運(yùn)行過程中，不可避免地要遭受各種短路電流的沖擊，特別是變壓器出口或近區(qū)短路故障，巨大的短路沖擊電流將是變壓器繞組受到很大的電動力，并是繞組急劇發(fā)熱。在較高的溫度下，導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度變小，電動力更容易使繞組破壞或變形；②外界的沖撞、顛簸和振動等，導(dǎo)致繞組變形；③保護(hù)系統(tǒng)有死區(qū)，動作失靈；④繞組承受短路能力下降。

1.3變壓器繞組變形帶來的危害

通常情況下，即使變壓器繞組出現(xiàn)了變形問題，變壓器也不會立即停止運(yùn)行，暫時(shí)對電網(wǎng)的影響不大，人們基本察覺不到，但是，這種潛在的隱患將會埋下禍根，如果不能妥善處理，那必然會帶來惡劣的后果。根據(jù)繞組變形嚴(yán)重程度的差異，其維持運(yùn)行的時(shí)間不盡相同，但這時(shí)變壓器已經(jīng)處于“病態(tài)”，我們需要對其進(jìn)行果斷的處理，否則必然會引發(fā)嚴(yán)重事故?，F(xiàn)對其造成的影響做大致總結(jié)：

1.3.1絕緣損傷

絕緣對于電氣設(shè)備相當(dāng)重要，一旦絕緣損壞，不但對其本身傷害嚴(yán)重，還會造成連鎖反應(yīng)，對整個(gè)系統(tǒng)帶來巨大災(zāi)難。繞組出現(xiàn)問題時(shí)，其幾何尺寸會出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、改動，絕緣間隔也會相應(yīng)變更，產(chǎn)生的摩擦力也可能會導(dǎo)致絕緣損傷，進(jìn)而導(dǎo)致變壓器局部放電性故障。

1.3.2累積效應(yīng)

當(dāng)變壓器出現(xiàn)病變，但不嚴(yán)重，還能維持運(yùn)行，尚未被發(fā)現(xiàn)時(shí)，這就已經(jīng)埋下了禍根，如果再次發(fā)生故障，這種效應(yīng)將會被累積，隨著累積的加深，如果不及時(shí)處理，當(dāng)再次有過電流或過電壓（即使不是很大）作用時(shí)，變壓器就難以避免被摧毀的危險(xiǎn)。變壓器的這種累積效應(yīng)，雖然不會立即引起事故發(fā)生，但正是因?yàn)樗睦鄯e延遲，才使得人們不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，最終可能帶來更大的難以應(yīng)付的困難，所以我們要嚴(yán)格對待這個(gè)問題。

2　變壓器短路電抗在線測量方法介紹

2.1變壓器等效電路圖分析

如圖1所示，在變壓器運(yùn)行過程中，我們可以通過PT和CT獲得其兩端的電壓和電流，再結(jié)合個(gè)元件參數(shù)，根據(jù)電路原理知識，就可以分析計(jì)算出這個(gè)狀態(tài)對應(yīng)的短路電抗。

由圖2-1可得：

圖1　在線測量變壓器短路電抗的等效電路

2.2兩次測量法

兩次測量法：對變壓器的兩側(cè)的電壓、電流進(jìn)行兩次測量，代入公式即可。這種方法與勵磁電流無關(guān)，只需任意兩次測量值，負(fù)荷的變化對其無影響。其中特殊的情形是Yd11形接線的三相變壓器，不能直接通過該方法進(jìn)行計(jì)算，需要將該方法進(jìn)行一些簡單的處理，這時(shí)要在兩次負(fù)荷變化不大的情況下進(jìn)行測量以保證激磁電流不變。

3　結(jié)語

在21世紀(jì)電力行業(yè)將持續(xù)高速地發(fā)展，電力變壓器的實(shí)時(shí)監(jiān)測與故障診斷將受到越來越多人的關(guān)注，國內(nèi)外已經(jīng)對在線監(jiān)測變壓器短路電抗的方法進(jìn)行很多研究。這是今后電力行業(yè)努力和發(fā)展的方向。

［1］ 趙豐軍.電力變壓器短路電抗在線監(jiān)測方法的研究［D］.沈陽：沈陽工業(yè)大學(xué)，2010

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［3］ 李強(qiáng).基于短路電抗分析的變壓器繞組變形在線監(jiān)測的研究［D］.成都：西南交通大學(xué)，2005

［4］ 張學(xué)星.變壓器繞組變形診斷方法研究［D］.北京：北京交通大學(xué)，2012

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