一種變壓器繞組變形量在線檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及變壓器領(lǐng)域，具體涉及一種變壓器繞組變形量在線檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 引發(fā)變壓器繞組變形故障的原因較多，主要包括以下六個(gè)方面： 1)短路故障電流沖擊是造成變壓器繞組變形故障的主要外因。變壓器在運(yùn)行過程中， 不可避免地要遭受各種大電流的沖擊，特別是變壓器出口或近區(qū)短路故障，巨大的短路沖 擊電流將使變壓器繞組受到很大的電動(dòng)力（是正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)十倍至數(shù)百倍)，每個(gè)線圈都 將受到強(qiáng)大的徑向力和軸向力的共同作用，并使繞組急劇發(fā)熱，在較高的溫度下，導(dǎo)線的機(jī) 械強(qiáng)度變小，電動(dòng)力更容易使繞組破壞或變形。
[0003] 2)電流沖擊是造成電力變壓器繞組變形故障的外因之一。電氣化鐵路、電弧爐和 強(qiáng)電流試驗(yàn)站等大型沖擊性負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的電流沖擊，變壓器繞組在承受電流沖擊后將 產(chǎn)生機(jī)械變形，導(dǎo)致繞組匝間、層間、餅間等發(fā)生絕緣損壞，即使微小的形變，若不能及時(shí)發(fā) 現(xiàn)，由于累積效應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致繞組間絕緣破損逐步加劇，再次遭受短路沖擊、操作過電壓甚至 是工作電壓作用時(shí)，必將造成繞組絕緣擊穿，最終導(dǎo)致變壓器非正常退出運(yùn)行，造成重大安 全生產(chǎn)事故。
[0004] 3 )繞組絕緣支撐件脫落也是造成電力變壓器繞組變形故障的成因之一。在運(yùn)行過 程中，繞組絕緣支撐件脫落時(shí)有發(fā)生，由于該問題未立即引發(fā)故障且例行試驗(yàn)也無法檢出， 隨著投運(yùn)時(shí)間增加導(dǎo)致繞組故障愈發(fā)嚴(yán)重，最終引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。
[0005] 4)電力變壓器在運(yùn)輸、安裝或者吊罩過程中，意外受到的沖撞、顛簸和振動(dòng)等也會(huì) 導(dǎo)致繞組變形故障。
[0006] 5)保護(hù)系統(tǒng)存在死區(qū)或動(dòng)作失靈會(huì)導(dǎo)致變壓器承受穩(wěn)定短路電流作用的時(shí)間長(zhǎng)， 也是造成變壓器繞組變形故障的原因之一，粗略統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在遭受外部短路時(shí)，因不能 及時(shí)跳閘而發(fā)生損壞的變壓器約占短路損壞事故的30%。
[0007] 6)變壓器繞組承受短路能力不足是造成電力變壓器繞組變形故障的主要內(nèi)因，當(dāng) 變壓器繞組出現(xiàn)短路時(shí)，會(huì)因其承受不了短路電流沖擊力而發(fā)生變形。近幾年全國(guó)110kV 電力變壓器事故的統(tǒng)計(jì)和分析表明：因繞組承受短路能力不足已成為電力變壓器事故的首 要內(nèi)部原因，嚴(yán)重影響電力變壓器的安全可靠運(yùn)行。
[0008] 公布號(hào)為CN 103234450 A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種變壓器繞組變形在線 監(jiān)測(cè)的方法及裝置，從高壓套管的末屏輸入信號(hào)，再?gòu)哪┢凛敵鲂盘?hào)；但是電力安全生產(chǎn) 要求高壓套管的末屏強(qiáng)制接地以保證其零電位，只有這樣才能保證高壓套管不因末屏電位 懸浮而導(dǎo)致高壓危險(xiǎn)，在該申請(qǐng)的技術(shù)方案在高壓套管的末屏輸入、輸出信號(hào)，存在安全隱 患；此外，目前只有110kV及以上的變壓器才配備電壓套管末屏，而大多數(shù)變壓器是具有 10kV、20kV、35kV、66kV等多個(gè)低于110kV的電壓等級(jí)，也就沒有電壓套管末屏，因此該申請(qǐng) 的技術(shù)方案應(yīng)用面很窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種變壓器繞組變形量在線檢測(cè)方法，可以解決 現(xiàn)有變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)在電壓套管末屏輸入、輸出信號(hào)，導(dǎo)致存在安全隱患、應(yīng)用面 窄的問題。
[0010] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種變壓器繞組變形量在線檢測(cè)方法，包括以下步驟： 第一步：在變壓器（4)不斷電的前提下，分別在其一次側(cè)安裝注入電流探頭（2)，在二 次側(cè)安裝檢測(cè)電流探頭（3 )，所述注入電流探頭（2 )連接至矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（1)的信號(hào)端口 1，檢測(cè)電流探頭（3)連接至矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（1)的信號(hào)端口 2 ; 第二步：設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（1)的測(cè)量頻率為10kHz至10MHz，獲取信號(hào)端口 1的反 射系數(shù)&，以及信號(hào)端口 2至信號(hào)端口 1的傳輸系數(shù)&，根據(jù)式（1)計(jì)算變壓器（4)的繞 組阻抗乙所述式（1)為：
式中，Λ和先分別為注入電流探頭和檢測(cè)電流探頭的轉(zhuǎn)移系數(shù)； 第三步：利用第二步得到的變壓器繞組阻抗Ζ，根據(jù)式（2)計(jì)算變壓器繞組的電阻、電 感和電容分量，所述式（2)為：
式中，尤Ζ、6分別為變壓器繞組的電阻、電感和電容，j為虛數(shù)單位，《為角頻率，/為 頻率，之丌/·; 由式（2)可得式（3):
令/=4, ，由式（3)可得式（4):
設(shè)變壓器繞組阻抗的測(cè)量頻點(diǎn)為#，可得Λ組數(shù)據(jù)（X ln，xln，yn)， 先給定一組初始值，記為即
將/(/，刀在處按泰勒級(jí)數(shù)展開，并略去二次及二次以上的項(xiàng)，可得式（5):
式中，Z=[允Z，C]，利用最小二乘法可得式（6):
式中，阻尼因子d彡0; 令供t化Z，C的一階偏導(dǎo)數(shù)為零，可得到式（7):
，令式中知1，2,3 ;可得式（8):
即變壓器繞組的電阻、電感和電容分量； 第四步：根據(jù)IEC 61850-9-1和IEC 61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)，將第三步的測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)幀，通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控中心。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于： 一、 在連接變壓器繞組的電纜上輸入、輸出信號(hào)，安全方便，應(yīng)用面廣，可以為變壓器繞 組故障的快速診斷、快速響應(yīng)、快速預(yù)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控，以及變壓器的磁飽和特性、勵(lì)磁涌流 與和應(yīng)涌流問題研究提供理論依據(jù)； 二、 實(shí)施成本較低，且可采用1拖N運(yùn)行方式(通過系統(tǒng)接連，可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)主機(jī)診斷同 一站點(diǎn)多個(gè)變壓器繞組變形故障)，為電力變壓器繞組變形故障診斷、預(yù)警、監(jiān)控，縮短搶修 時(shí)間、節(jié)約檢修成本、維護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行提供理論依據(jù)與實(shí)踐指導(dǎo)。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 一種變壓器繞組變形量在線檢測(cè)方法，包括以下步驟： 第一步：在變壓器（4)不斷電的前提下，分別在其一次側(cè)安裝注入電流探頭（2)，在二 次側(cè)安裝檢測(cè)電流探頭（3 )，所述注入電流探頭（2 )連接至矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（1)的信號(hào)端口 1，檢測(cè)電流探頭（3)連接至矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（1)的信號(hào)端口 2 ; 第二步：設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（1)的測(cè)量頻率為10kHz至10MHz，獲取信號(hào)端口 1的反 射系數(shù)&，以及信號(hào)端口 2至信號(hào)端口 1的傳輸系數(shù)&，根據(jù)式（1)計(jì)算變壓器（4)的繞 組阻抗乙所述式（1)為：
式中，Λ和先分別為注入電流探頭和檢測(cè)電流探頭的轉(zhuǎn)移系數(shù)； 第三步：利用第二步得到的變壓器繞組阻抗Ζ，根據(jù)式（2)計(jì)算變壓器繞組的電阻、電 感和電容分量，所述式（2)為：
式中，尤Ζ、6分別為變壓器繞組的電阻、電感和電容，j為虛數(shù)單位，《為角頻率，/為 頻率，之丌/·; 由式（2)可得式（3):
設(shè)變壓器繞組阻抗的測(cè)量頻點(diǎn)為#個(gè)，可得Λ組數(shù)據(jù)（X ln，xln，yn)， 先給定一組初始值，記為即
將/(/，刀在處按泰勒級(jí)數(shù)展開，并略去二次及二次以上的項(xiàng)，可得式（5):
式中，Z=[允Z，C]，利用最小二乘法可得式（6):
式中，阻尼因子d彡0; 令供t化Z，C的一階偏導(dǎo)數(shù)為零，可得到式（7):
，令式中知1，2,3 ;可得式（8):
即變壓器繞組的電阻、電感和電容分量； 第四步：根據(jù)IEC 61850-9-1和IEC 61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)，將第三步的測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)幀，通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控中心。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種變壓器繞組變形量在線檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟： 第一步：在變壓器（4)不斷電的前提下，分別在其一次側(cè)安裝注入電流探頭（2)，在二 次側(cè)安裝檢測(cè)電流探頭（3 )，所述注入電流探頭（2 )連接至矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（1)的信號(hào)端口 1，檢測(cè)電流探頭（3)連接至矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（1)的信號(hào)端口 2 ; 第二步：設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（1)的測(cè)量頻率為IOkHz至10MHz，獲取信號(hào)端口 1的反 射系數(shù)&，以及信號(hào)端口 2至信號(hào)端口 1的傳輸系數(shù)&，根據(jù)式（1)計(jì)算變壓器（4)的繞 組阻抗乙所述式（1)為：式中，Λ和先分別為注入電流探頭和檢測(cè)電流探頭的轉(zhuǎn)移系數(shù)； 第三步：利用第二步得到的變壓器繞組阻抗Ζ，根據(jù)式（2)計(jì)算變壓器繞組的電阻、電 感和電容分量，所述式（2)為：式中，尤Ζ、6分別為變壓器繞組的電阻、電感和電容，j為虛數(shù)單位，《為角頻率，/為 頻率，ω= 之丌/·; 由式（2)可得式（3):令/=4, Zl2=I1，由式（3)可得式（4):設(shè)變壓器繞組阻抗的測(cè)量頻點(diǎn)為#個(gè)，可得Λ組數(shù)據(jù)（X ln，xln，yn)， 先給定一組初始值，記為/"，即將/(/，刀在處按泰勒級(jí)數(shù)展開，并略去二次及二次以上的項(xiàng)，可得式（5):式中，Z=[允Z，C]，利用最小二乘法可得式（6):式中，阻尼因子d彡0; 令供t化Z，C的一階偏導(dǎo)數(shù)為零，可得到式（7):令式中知1，2,3 ;可得式（8):即變壓器繞組的電阻、電感和電容分量； 第四步：根據(jù)IEC 61850-9-1和IEC 61850-9-2標(biāo)準(zhǔn)，將第三步的測(cè)試結(jié)果轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)幀，通過無線或有線網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控中心。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種變壓器繞組變形量在線檢測(cè)方法，在變壓器不斷電的前提下，分別在其一次側(cè)安裝注入電流探頭，在二次側(cè)安裝檢測(cè)電流探頭，所述注入電流探頭連接至矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)端口1，檢測(cè)電流探頭連接至矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)端口2，獲取信號(hào)端口1的反射系數(shù)<i>S</i>11，以及信號(hào)端口2至信號(hào)端口1的傳輸系數(shù)<i>S</i>21，根據(jù)計(jì)算變壓器的繞組阻抗<i>Z</i>，再計(jì)算變壓器繞組的電阻、電感和電容分量。本發(fā)明在連接變壓器繞組的電纜上輸入、輸出信號(hào)，安全方便，應(yīng)用面廣，可以為變壓器繞組故障的快速診斷、快速響應(yīng)、快速預(yù)警和遠(yuǎn)程監(jiān)控，以及變壓器的磁飽和特性、勵(lì)磁涌流與和應(yīng)涌流問題研究提供理論依據(jù)。
【IPC分類】G01B7/16
【公開號(hào)】CN105352427
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510678698
【發(fā)明人】盧旻, 吳紹武, 嚴(yán)偉
【申請(qǐng)人】江蘇省電力公司淮安供電公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月20日