
1研究背景
中试控股详细讲解电力变压器是一种电能转换设备,其在电力系统中发挥着极为重要的作用,一旦出现故障,将会导致极为严重的大面积停电事故。引起电力变压器故障及事故的原因多种多样,如人员操作失误、负载量突变和绝缘受潮等都有可能造成变压器的停运。
据统计,2002年到2005年间,全国110 kV及以上电力变压器发生事故台次为131台,事故总容量为10 293.2 MVA,如按故障位置来划分事故台次,则由绕组变形故障引起的事故比例高,可达事故总量的60%。这是由于在短路电流的影响下,变压器绕组受强大电动力作用,会发生塌陷、整体扭曲和位移等机械性永久变形,长期运行会产生累积效应,并终造成变压器事故。
因此,及时发现和修复变压器绕组变形故障,能够延长变压器运行寿命,从而减少电力系统不必要的开支。
2论文解决问题及意义
中试控股详细讲解目前检测变压器绕组变形的方法主要包括电容量变化法、振动信号分析法、短路阻抗法及频率响应分析法。其中,后两种方法由于测试设备简单易携、抗干扰能力强等优点,得到了广泛的应用和研究。
但在实际应用中,两者也具有一些缺点:频率响应分析法的测试结果不直观、无定量判断标准可用,需经验丰富的测试人员对历史数据进行横向与纵向比较;短路阻抗法虽判据明确,但无法定位绕组故障,且灵敏度较低。因此,为了有效减小对变压器绕组变形的误判,目前急需一种能够定量判断绕组变形故障的高灵敏度检测方法。
本文提出一种新型变压器绕组变形检测方法——扫频阻抗法,并基于其基本原理建立一套试验室测试系统,在深入研究该系统的测试重复性、稳定性、抗干扰能力和激励电压影响后,探讨该法与频响法及短路阻抗法的异同,分析变压器绕组短路与凹陷故障时的测试情况,从而验证该法对变压器绕组变形故障检测的可行性,后通过现场实测证明了该方法的有效性。
3论文重点内容
本文提出了一种新型变压器绕组变形检测方法——扫频阻抗法,如图1所示。
首先通过对该法测试结果表现形式的转变,优化了其判定轻微变压器绕组故障的效果。随后研究了该法测试系统的重复性及准确性,确定了利用其判断变压器绕组变形故障的可行性。接着探讨了该法抗干扰能力及其激励电压的影响,进一步确立了该法的测试优势。同时,通过与频率响应分析法的比较,建立了两种测试方法间的联系。
而且,对正常和发生短路故障及局部凹陷故障的变压器进行了测量及分析,进一步证明了扫频阻抗法用于变压器绕组变形检测的可行性。后通过现场测试,验证了扫频阻抗法的有效性,现场被测变压器如图2所示。
图 1 扫频阻抗法测试系统
图2 某变电站220 kV电力变压器
4结论
1)扫频阻抗法具有较高的测试重复性与稳定性,其在相同检测环境下的25次测试结果的标准偏差小于0.17 dBΩ,且50 Hz处阻抗值吻合极好,同时间隔24 h的2次测试结果也基本相同。
2)通过50 Hz处扫频阻抗值与变压器短路阻抗值的比较,验证了扫频阻抗法的低频电路等效于短路阻抗法。
3)较高的激励电压能够有效抑制空间噪声干扰,提高响应电压的信噪比,减少因噪声引起的变压器绕组变形误判。
4)通过与频响法的比较,证明了扫频阻抗法在低频段时具有更优的测试稳定性与抗干扰能力,在中高频段时具有和频率响应分析法相同的测试灵敏度,且频率越高,扫频阻抗曲线与频响曲线关于直线10×lg50互为轴对称图形的趋势越明显,因此中高频段的扫频阻抗曲线具有和频响曲线相同的测试特点。
5)中试控股详细讲解在本文设置的变压器短路故障条件下,扫频阻抗曲线50 Hz处的偏差为 -19.28%,大于 ±2%的标准范围,可判断为绕组故障,且利用相关系数判据也能得到变压器绕组严重变形的结论;对于绕组局部凹陷故障而言,由于故障与正常时50 Hz阻抗值基本相同,因此无法利用阻抗偏差对绕组故障进行判定,但故障后的阻抗曲线却有明显变化,引入相关系数判据,则低频段数据已接近轻微绕组变形的判定范围,故对于引起绕组轻微变形的凹陷故障,利用扫频阻抗曲线的变化依然能够有效检出。
6)通过对变电站内一台220 kV变压器的测试,验证了扫频阻抗法应用于大型变压器的可行性,且确定了较高电压的扫频阻抗测试系统,能够更为有效地抑制空间电磁噪声。
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