电力变压器绕组在线监测新特征量的研究与工程实现

摘要

统计资料表明:在变压器各类故障中,绕组发生故障的机会最大,约占整个故障的60％-70％,在绕组各类故障中,最常见的就是绕组匝间短路(包括绕组层间短路、股间短路等等),从广义上讲,绕组故障都可以归结于匝间短路.现代大型电力变压器普遍采用纠结式绕组,在改善绕组对冲击电压梯度分布特性的同时,也使得相邻线圈匝间电压升高,从而更容易导致匝间短路.绕组匝间短路后,尽管短路线匝里面流过数十倍的额定电流,但流出绕组外面的一次侧三相电流却很小,以至于传统的继电保护难以发现绕组轻微的匝间短路.绕组匝间短路后仍然能带满负荷继续运行,但是如果不采取相应的措施,故障将会进一步扩大,严重者至烧毁变压器,造成巨大的经济损失.目前,国内外监测变压器的手段主要有:油中溶解气体在线监测、变压器局部放电在线监测、变压器绕组变形在线监测.最为成熟的方法是油中溶解气体在线监测,它能够有效的发现变压器早期潜在性故障,而后两者受到被监测特征量变化不明显以及现场干扰太大难以提取有效信号的制约在工程中应用非常有限.困扰变压器在线监测长期以来的问题之一就是:缺乏有效的监测特征量,特别是专门针对故障多发部件绕组尤其如此.该文理论上分析了变压器绕组故障(匝间短路)后的各物理量的变化,从变压器功率损耗的机理入手,得出了结论:变压器绕组发生故障后,其功率损耗将有明显增大.找到了变压器在线监测特别是针对绕组在线监测的新特征量:功率损耗,并在电力局现场做了变压器绕组匝间短路试验.试验结果表明,该特征量对监测变压器绕组故障特别是匝间短路故障是行之有效的.在此基础上,探讨了实现变压器绕组在线监测的可能性,再结合油气量分析提出了相应的监测判断流程,并研制开发了一套电力变压器在线监测系统,将其应用于电力局工程实际.在论文的最后,初步探讨了变压器状态评估的框架.

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1前言

1.2电力变压器在线监测及故障诊断的现状

1.3当前变压器在线监测及故障诊断存在的主要问题

1.4本文主要工作

第2章电力变压器在线监测方法

2.1引言

2.2变压器油色谱在线监测

2.3变压器油中氢气浓度在线监测

2.4局部放电在线监测

2.5变压器绕组变形的在线监测

第3章变压器绕组匝间短路分析及在线监测原理的提出

3.1引言

3.2变压器绕组匝间短路的物理现象分析

3.2.1变压器绕组匝间短路变压器两侧电压电流的变化

3.2.2变压器绕组匝间短路内部漏磁场的变化

3.2.3变压器绕组匝间短路内部功率损耗的变化

3.2.4变压器在各种运行状态下的功率损耗

3.3变压器实现匝间短路在线监测的可能性探讨

3.4变压器绕组在线监测原理的提出

3.5变压器绕组在线监测的初步定相

3.5.1 Yy连接的变压器绕组模型

3.5.2 Yd连接的变压器绕组模型

3.6变压器绕组在线监测流程

3.7本章小结

第4章变压器绕组匝间短路试验及其结果分析

4.1引言

4.2变压器匝间短路试验及其结果分析

4.2.1数字信号处理方法

4.2.2试验情况及其结果分析

4.3在线监测报警原则问题处理

4.3.1超阀值ε预警

4.3.2连续N点超阀值报警

4.3.3连续N点上升报警

4.3.4监测量长期趋势分析

第5章变压器在线监测系统介绍

5.1引言

5.2系统的硬件设计

5.2.1油气量装置部分设计

5.2.2电气量部分装置设计

5.3系统的软件设计

5.3.1软件的主界面

5.3.2软件的主要功能

5.3本章小结

第6章电力变压器状态评估初探

6.1引言

6.2变压器状态维修的基本概念

6.3实现状态维修的关键技术

6.3.1先进检测手段的研究和监测装置的广泛应用

6.3.2变压器诊断方法和运行规律及故障机理的深入研究

6.3.3电力变压器运行状态的正确评估

6.4电力变压器状态评估

6.4.1建立变压器状态信息数据库

6.4.2基于单方面特征量的变压器状态评估

6.4.3基于模糊数学的变压器状态综合评估

6.5本章小结

第7章总结与展望

7.1工作总结

7.2展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士研究生期间完成论文情况