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行业新闻

变压器绕组变形检测方法研究

2021-08-30

  在众多电力事故中,变压器绕组故障占了很大的比例,国内外也积ji开展了许多相关的研究分析工作,希望能找到一种有效的方法来检测和诊断绕组结构的变形。在变压器绕组变形早期,集中参数检测法是zui常用的分析方法,但由于各种限制和约束,这种方法只能诊断绕组严重变形,这样的操作过程不仅繁琐而且不灵敏。

  此外,还有一种非常直观的吊盖检查方法,但这种方法也有很多缺点。除了无法准确检查绕组内部的变形外,操作起来非常困难,需要大量的人力物力。目前国际上zui常用的是低压脉冲分析法、短路电抗试验法、频率响应分析法和振动分析法。

  1低压脉冲分析方法

  1966年,波兰人莱赫和季明斯基提出了LVI方法。基本原理是比较变压器绕组激励端和响应端时域信号的变化,从而得到绕组的状态信息。具体方法是:在被测变压器绕组一端输入稳定的低压脉冲信号源,然后在信号端和其他端同步记录电压波形数据,zui后比较激励端和响应端时域信号的变化。一般来说,一旦绕组变形,绕组上电容和电感的等效参数就会同步变化,这意味着绕组的内部特性也会发生变化。因此,通过在变压器绕组上输入相同的低压脉冲信号,然后根据变形前后响应信号的变化,可以得到绕组的状态信息[1]。

  低压脉冲法常用作短路容差试验,检查变压器。当时受限于计算机信息和电子技术的发展,这种方法并没有得到进一步的发展和普及。直到20世纪80年代,依靠微处理和计算机技术的普及,低压脉冲法注入了新的发展动力。如今,俄罗斯等国提出了许多改进这种方法的措施,相信低压脉冲法在未来会更好地为人们服务。

2频率响应方法

  2频率响应方法

  频率响应法是加拿大科学家迪克于1978年shouci提出的。具体方法是将扫频信号送入变压器绕组的一侧端口,在另一侧端口同步记录输出响应信号,然后根据不同频点输入频率与输出频率的比值绘制相应的频谱图。频谱图的本质是反映不同频率条件下变压器绕组电压的不均匀分布。当频谱曲线达到峰值时,说明此时绕组内的电压分布可能达到ji值状态,可能导致谐振[2]。即通过研究分析相似特定频谱曲线的变化,可以对绕组的结构特性做出相应的判断。

  频响法虽然在灵敏度上有明显的优势,但也有很多缺点:一方面只适用于变压器停机状态,不同型号不兼容,无法建立统一的标准来明确故障来源;另一方面,需要保证测线模式的一致性和可重复性,对操作人员的专业技能要求较高,因此其进一步的应用和推广受到很大限制。

  3短路电抗测试方法

  短路电抗测试法(SCR法)zui早提出于苏联时代。绕组变形会导致漏磁回路发生相应的变化,漏磁回路的变化可以通过漏抗的变化直接反映出来。因此,可以通过漏抗的变化来判断绕组结构。当变压器短路时,可以根据短路前后测得的短路电抗变化来判断绕组是否变形。在一定范围内,即短路电抗变化不大时,可以判断绕组基本没有变形,当数值超过标准范围时,可以判断已经发生变形。其变化的数值标准可参考新国标:进行变压器短路试验时,要求测量试验前后各绕组的短路电抗,试验前后的变化作为判断其质量的主要依据。

  在评判标准上,各国根据自己的实际情况有所不同。比如IEC、IEEE标准中,短路电抗变化率超过3个点,属于异常;在意大利标准中,要求不超过2.5个点。一旦超过这个标准,就需要增加测量的次数。如果超过5个点,应立即停止运行;国标GB1094.5根据变压器的不同类型有不同的规定标准:对于圆形同心线圈的变压器,短路电抗的变化率应低于2个点,对于低压线圈缠绕金属箔且阻抗电压≥3个点的变压器,标准变化率应低于4个点;对于阻抗电压为变压器且大于等于3个点的非圆形同心线圈,标准变化率应低于7.5个点。对于其他特殊情况,厂家或使用部门可以合理协商,适当降低7.5个点[3]的数值。

  经过多年的实践,短路电抗测试方法逐渐形成了统一的量化标准,并制定了相应的标准。与其他方法相比,短路电抗测试法在评估绕组变形方面具有更强的重复性和更高的准确性。因此,短路电抗测试法无论在理论上还是在实践中都是判断变压器绕组变形的一种非常有效的方法。

4振动分析方法

  4振动分析方法

  20世纪80年代,俄罗斯学者shouci提出振动分析方法。主要原理是在线监测变压器的振动信号,通过分析振动信号判断绕组的实际状态。简单来说,就是通过振动传感器获得变压器箱壁上的振动信号,通过各种振动因素引起绕组机械特性的变化来诊断绕组。只要其机械特性发生变化,就能以高灵敏度直接反映在振动特性参数中。此外,振动信号检测与变压器高压系统之间没有直接的电接触,因此变压器的正常运行不会受到测量系统的影响,表明振动分析方法是anquan的。

  近年来,美国等发达国家对振动分析方法的各个方面进行了研究和分析,并进行了多项相关试验。测试结果表明,合格率达80个点以上,振动分析方法受到广泛欢迎和应用。虽然国内相关研究起步较晚,但正在积ji开展。相关研究人员利用计算机技术、数据采集装置和高精度加速度传感器,建立了一套变压器振动信号测试系统。其工作原理是:在上位机后台对振动数据进行在线分类分析,然后通过建立相关数学模型提取振动参数并进一步转化为相关参数,从而完成绕组运行的在线诊断[4]。

  总的来说,振动分析方法在准确性和实用性方面具有明显的优势,但仍处于不断发展和探索的阶段。振动分析方法的发展依赖于许多技术的进步,包括数据检测、信号处理技术,以及模糊控制、小波分析等人工智能算法的普及。为了提高振动监测方法的诊断功能,从振动信号中获取更有效的信息,bixu不断加大研究的力度和深度,积累经验,开拓创新[5]。

  5几种检测方法的比较

  低压脉冲分析法。优点是速度快、灵敏度高,缺点是抗干扰能力差、测量方法复杂。而且灵敏度受测试绕线位置的影响,尤其是头端位置的灵敏度严重不足,只能靠工作人员的经验来判断。

  频率响应分析法。优点在于现场测试的重复性和抗干扰能力,缺点在于尚未建立统一的特征量分析标准,这也取决于工作人员的实践经验。

  短路电抗测试方法。主要优点是判断和接线方法统一方便,测试程序简单。虽然其判断标准在全球范围内并不统一,但每个国家都根据自身情况制定了自己的判断标准,也建立了IEC、国标等更quanmian、更通用的标准。但该方法需要离线进行,对实验设备要求高,测试时间长,在一定程度上限制了其现场使用。此外,与上述两种方法相比,在绕组变形不明显时,测试灵敏度较低。

  振动分析方法优点是可以进行在线监测和诊断。振动信号由加速度传感器采集,不会影响变压器的正常工作。但变压器工作模式、温度等因素会严重影响振动信号的测量结果,需要进一步研究和更好的发展。

  短路电抗的在线监测方法。它具有抗干扰能力强、判断标准统一、在线监测判断等优点。同时,在工程实践中,可以在线监测绕组状况,及时维修,通过判断结果可以知道变压器退出运行的zui佳时间。短路电抗试验在状态检修工程和预防电力事故中起着重要作用。

  6结论

  详细介绍了变压器绕组变形的检测方法,包括低压脉冲分析法、频率响应法、短路电抗测试法和振动分析法。同时对这些方法进行了比较,得出短路电抗试验结合在线监测可以在线监测绕组状况,以便及时检修,通过判断结果可以知道变压器退出运行的zui佳时间,具有较好的工程应用价值。

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