CN108872771A

CN108872771A - 一种变压器预防性试验等效方法

Info

Publication number: CN108872771A
Application number: CN201810755896.2A
Authority: CN
Inventors: 刘红文; 王科
Original assignee: Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Yunnan Power System Ltd
Priority date: 2018-07-11
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2018-11-23

Abstract

本申请提供一种变压器预防性试验等效方法，包括如下步骤：向变压器一次绕组的三相中性点施加直流电压，测量直流电压输出端的直流电流，获得绝缘电阻试验结果。在向三相中性点施加直流电压后，将中性点迅速接地，测得变压器自激振荡回路的三相振荡电压波形和电流波形。对比分析三相振荡电压波形的频率，获得绕组变形试验结果。对比分析三相振荡电压波形的衰减系数或振荡时间，获得直流电阻试验结果。计算三相振荡电压波形与电流波形之间相位角的正切值，得到三相介质损耗角正切值，对比介质损耗角正切值，获得套管介损损耗角试验结果。通过一项试验简单、方便、高效的替代了多项预防性试验，可适用于变压器、换流变的预防性电气试验。

Description

一种变压器预防性试验等效方法

技术领域

本发明涉及变压器预防性试验技术领域，尤其涉及一种变压器预防性试验等效方法。

背景技术

电力变压器是电力系统的主要设备，对于电网安全可靠的运行具有重要意义，对电力变压器进行绝缘状态等预防性试验是电力设备运行和维护工作的重要环节，能够及时发现、诊断设备缺陷，预防发生事故或设备损坏。设备运维人员需要在固定时间内或在设备交接时、或需要排查缺陷时进行测试。

据统计，110kV及以上电力变压器每3年或6年应进行一次预防试验，其中换流变压器为3年进行一次预防性试验，预防性试验主要包括容性套管介质损耗角正切试验、直流电阻试验、绝缘电阻试验和绕组变形试验。然而，由于变压器预防性试验状态检测的项目较多，各项目的试验装置、试验方法和现场接线方式均不相同，测试时不同项目间使用装置的连接拆卸等，均使变压器预防性试验的完成需要较长的时间、试验操作复杂不便，大大的降低了变压器状态检测工作的效率。

因此，提供一种操作简单方便，可通过一项试验等效替代多项变压器预防性试验，从而高效的对变压器状态进行诊断的方法十分的必要。

发明内容

本申请提供了一种变压器预防性试验等效方法，以解决现有变压器预防性试验中，各项试验检测装置及方法不同，试验复杂不便且耗时长，降低试验效率的问题。

本申请一方面提供一种变压器预防性试验等效方法，所述方法包括如下步骤：

向变压器一次绕组的三相中性点施加直流电压，测量直流电压输出端的直流电流，获得绝缘电阻试验结果；

在向所述三相中性点施加直流电压后，将所述中性点迅速接地，测得变压器自激振荡回路的三相振荡电压波形和电流波形；

对比分析三相振荡电压波形的频率，获得绕组变形试验结果；

对比分析三相振荡电压波形的衰减系数或振荡时间，获得直流电阻试验结果；

计算三相振荡电压波形与电流波形之间相位角的正切值，得到三相介质损耗角正切值，对比所述介质损耗角正切值，获得套管介损损耗角试验结果。

可选的，所述对比分析三相振荡电压波形的频率，获得绕组变形试验结果包括：

若所述三相振荡电压波形的频率偏差小于5％，则绕组未发生变形；

若所述三相振荡电压波形的频率偏差大于5％，则绕组发生变形。

可选的，所述对比分析三相振荡电压波形的衰减系数或振荡时间，获得直流电阻试验结果包括：

若所述三相振荡电压波形的衰减系数或振荡时间偏差小于7％，则绕组直流电阻正常；

若所述三相振荡电压波形的衰减系数或振荡时间偏差大于7％，则绕组直流电阻异常。

可选的，所述对比所述介质损耗角正切值，获得套管介损损耗角试验结果包括：

若所述介质损耗角正切值的偏差小于3％，则容性套管介损正常；

若所述介质损耗角正切值的偏差大于3％，则容性套管介损异常。

本申请的另一方面提供一种变压器预防性试验等效测试系统，所述系统包括直流高压发生器、第一电流互感器、短接开关、分压电容、第二电流互感器和检测装置；

所述直流高压发生器与变压器一次绕组的三相中性点电连接，所述直流高压发生器与所述三相中性点间还连接有第一电流互感器和短接开关，所述短接开关一端连接至所述直流高压发生器与所述三相中性点间，另一端接地；

所述变压器一次绕组的每相上均设有套管电容，所述套管电容的末屏均连接有所述分压电容，所述分压电容的末屏均连接有所述第二电流互感器，所述第二电流互感器均连接至所述检测装置，所述第二电流互感器均接地。

可选的，所述直流高压发生器与所述三相绕组中性点间还设有保护电阻。

可选的，所述变压器二次绕组通过短接导线短接。

本申请提供的技术方案包括以下有益技术效果：

本申请提供一种变压器预防性试验等效方法，通过在变压器一次绕组中性点施加直流电压后，将中性点迅速的接地，利用变压器漏抗或励磁阻抗与电容型套管、绕组对地和绕组匝间的杂散电容构成的天然的自激振荡回路，测得三相振荡电压波形和电流波形以及施加电流后套管的直流泄漏电流。对直流电压输出端的直流电流的测试可等效预防性试验的绝缘电阻测试；对比三相振荡电压波形的频率，可等效预防性试验的频响法或短路阻抗法绕组变形试验；对比三相振荡电压波形的衰减时间或振荡时间，可等效预防性试验的直流电阻测试；对比振荡波下容性套管介质损耗角正切值，可等效预防性试验中的套管介损损耗角测试。从而通过一项试验等效替代多项变压器预防性试验，试验回路简单、检测信号强、操作方便，大大缩短了变压器预防性试验所需时间，简化预防性试验方法，有效的提高了变压器预防性试验工作的效率，可适用于变压器、尤其是换流变变压器的预防性电气试验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种变压器预防性试验等效方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的一种变压器预防性试验等效方法的检测原理图；

图3为本申请实施例提供的一种变压器自激振荡波电压波形；

图4为本申请实施例提供的一种变压器预防性试验等效测试系统示意图。

附图标记说明：1、直流高压发生器，2、第一电流互感器，3、短接开关，4、分压电容，5、第二电流互感器，6、检测装置，7、套管电容，8、保护电阻。

具体实施方式

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

本申请一方面提供一种变压器预防性试验等效方法，适用于等效替代变压器，尤其是换流变变压器的预防性电气试验。

图1为本申请实施例提供的一种变压器预防性试验等效方法的流程图，参见图1，该方法包括如下步骤：

首先，向变压器一次绕组的三相中性点施加直流电压，测量直流电压输出端的直流电流，获得绝缘电阻试验结果。

变压器一次绕组为星型绕组，绝缘电阻是所施加的直流电压Uz与直流电压下测量得到的直流电流Iz的比值。绝缘电阻是对变压器整体绝缘情况的判断，因此向变压器绕组三相中性点施加直流电压，测量直流电压输出端的直流电流，即可得到变压器绕组及套管对地的绝缘电阻，等效于变压器预防性试验中的绝缘电阻试验。

当绝缘电阻试验结果正常时，继续进行下一步试验。当绝缘电阻试验结果异常时，检测变压器故障。

其次，在向三相中性点施加直流电压后，将中性点迅速接地，测得变压器自激振荡回路的三相振荡电压波形和电流波形。

请参考附图2，该图示出了本申请实施例提供的一种变压器预防性试验等效方法的检测原理图。其中K₁为直流充电控制开关，K₂为检测控制开关，Uz为直流充电电压，C₀为被测变压器电容型套管电容，C₁为被测变压器绕组对地等效电容，R₁、X₁为被测变压器一次绕组电阻和漏抗，R₂、X₂为被测变压器二次绕组电阻和漏抗，R_m、X_m为被测变压器励磁电阻及励磁电抗。合上开关K₁对被测变压器电容型套管电容C₀及被测变压器绕组对地等效电容C₁充电至电压Uz，断开K₁并迅速合上K₂，则C₀和C₁并联与R₁、X₁、R_m、X_m形成串联谐振回路。

请参考附图3，该图示出了本申请实施例提供的一种变压器自激振荡波电压波形。电压波形Ucs是向三相中性点施加直流电压后，将该中性点迅速接地，测试得到的变压器振荡波形，测量波形后即可得到波形的振荡频率、振荡时间及衰减系数等。而测量U₁或U₂电压波形频率可判断变压器绕组变形情况，从而等效变压器绕组变形试验。电压波形的衰减系数或振荡时间可表征R₁、R₂大小，从而等效变压器直流电阻试验。产生的电压波形Ucs与电流波形Ics的相位角的正切值即为介质损耗角正切值tanδ，可等效介损损耗角试验。

因此，向变压器的A、B、C三相的中性点施加直流电压后，将中性点迅速的接地，可利用变压器漏抗或励磁阻抗与电容型套管、绕组对地和绕组匝间的杂散电容构成的天然振荡回路，测得该振荡回路的振荡电压正弦波形和电流波形。进而可分析得到三相振荡电压波形的频率、衰减系数或振荡时间、以及振荡波下的套管介质损耗角正切值，即可等效的替代变压器预防性试验中的绕组变形试验、直流电阻试验和介损损耗角试验。通过一项试验等效替代多项预防性试验，试验回路简单、检测信号强，大大缩短了变压器预防性试验所需时间，简化预防性试验方法，有效的提高了变压器预防性试验工作的效率。

最后，对比分析三相振荡电压波形的频率，获得绕组变形试验结果。对比分析三相振荡电压波形的衰减系数或振荡时间，获得直流电阻试验结果。计算三相振荡电压波形与电流波形之间相位角的正切值，得到三相介质损耗角正切值，对比所述介质损耗角正切值，获得套管介损损耗角试验结果。

需要说明的是，绕组变形试验结果、直流电阻试验结果以及套管介损损耗角试验结果的获得无确定的先后顺序，可同时获得，或先获得某一试验的结果。获得的绕组变形试验结果、直流电阻试验结果以及介损损耗角试验结果均满足要求时，则无需进行进一步试验，表明变压器状态良好，如有任一项不满足，则针对该项进行其它试验确认变压器故障。

对比三相振荡电压波形频率的大小偏差，可判断变压器绕组变形情况，进而等效预防性试验中用频响法或短路阻抗法进行的绕组变形试验。当得到的绕组变形试验结果为绕组发生变形时，则针对变压器绕组变形进行故障的检测。

可选的，若三相振荡电压波形的频率偏差小于5％，则绕组未发生变形；相反，若三相振荡电压波形的频率偏差大于5％，则绕组发生变形。使用本申请提供的预防性试验等效方法进行多次变压器绕组变形试验，在大量的试验基础上得出，三相的振荡波频率偏差小于5％时，绕组未发生变形，而频率偏差大于5％时，绕组发生变形。

对比分析三相振荡电压波形的衰减系数或振荡时间的大小偏差，即可表征判断电阻偏差大小，从而等效变压器预防性试验的直流电阻试验。当得到的绕组变形试验结果为直流电阻异常时，则针对变压器绕组回路、绕组出线等进行故障的检测。

可选的，若三相振荡电压波形的衰减系数或振荡时间偏差小于7％，则绕组直流电阻正常；若三相振荡电压波形的衰减系数或振荡时间偏差大于7％，则绕组直流电阻异常。用本申请提供的预防性试验等效方法进行多次变压器直流电阻试验，在大量的试验基础上得出，三相的振荡波衰减系数或振荡时间的偏差小于7％时，直流电阻正常，而偏差大于7％时，直流电阻异常。

通过计算得到振荡波下的三相介质损耗角正切值，对比套管介质损耗角正切值的大小偏差，等效于变压器预防性试验的套管介损损耗角试验。当获得的介损损耗角试验结果为套管介损异常时，针对套管介损进行故障检测。

可选的，若介质损耗角正切值的偏差小于3％，则容性套管介损正常；若介质损耗角正切值的偏差大于3％，则容性套管介损异常。用本申请提供的预防性试验等效方法进行多次变压器套管介损损耗角试验，在大量的试验基础上得出，套管介质损耗角正切值的偏差小于3％时，套管介损正常，而偏差大于5％时，套管介损异常。

进行变压器预防性试验时，向变压器一次绕组的三相中性点施加直流电压，测量直流电压输出端的直流电流，可等效于预防性试验的绝缘电阻试验。向三相中性点施加直流电压后，迅速的将该中性点接地，即可测得变压器自激振荡回路的三相振荡电压波形和电流波形，分析对比三相振荡电压波形的频率，即可等效于变压器预防性试验的绕组变形试验。分析对比三相振荡电压波形的衰减时间或振荡时间，即可等效于变压器预防性试验的直流电阻试验。计算振荡电压波形与电流波形间相位角的正切值，可得到介质损耗角正切值，对比三相介质损耗角正切值，即可等效于变压器与预防性试验中的套管介损损耗角试验。通过一项试验可等效变压器预防性试验中的多项试验，可简单、便捷、高效的进行变压器预防性试验，提高变压器状态检测工作效率。

请参考附图4，该图示出了本申请实施例提供的一种变压器预防性试验等效测试系统示意图。

本申请的另一方面提供一种变压器预防性试验等效测试系统，该系统包括直流高压发生器1、第一电流互感器2、短接开关3、分压电容4、第二电流互感器5和检测装置6。

该直流高压发生器1与变压器一次绕组的三相中性点电连接，直流电压发生器用于向三相中性点施加直流电压。直流高压发生器1与三相中性点间还连接有第一电流互感器2和短接开关3。第一电流互感器2用于测量直流高压发生器输出端的直流电流，以获得绝缘电阻试验结果。

该短接开关3一端连接至直流高压发生器1与三相中性点间，另一端接地。短接开关3用于在向三相中性点施加直流电压后，将该三相中性点迅速接地。

变压器一次绕组的每相上均设有套管电容7，套管电容7的末屏均连接有分压电容4，分压电容4的末屏均连接有第二电流互感器5，第二电流互感器5均连接至检测装置6，第二电流互感器5均接地。通过分压电容4、第二电流互感器5及检测装置6可测得变压器自激振荡回路的三相振荡电压波形和电流波形。检测装置6还用于对比分析三相振荡波电压波形的频率、衰减系数或振荡时间，分别获得绕组变形试验结果和直流电阻试验结果；计算三相振荡电压波形与电压波形间的相位正切值，得到三相介质损耗角正切值，对比介质损耗角正切值，获得套管介损损耗角试验结果。

使用本申请实施例提供的一种变压器预防性试验等效测试系统进行预防性试验，通过直流高压发生器1向变压器一次绕组三相中性点施加直流电压，使用第一电流互感器2测试直流高压发生器输出端的直流电流，同时迅速控制短接开关3闭合。变压器漏抗或励磁阻抗与电容型套管、绕组对地和绕组匝间的杂散电容形成自激振荡回路，通过分压电容4、第二电流互感器5及检测装置6测得变压器自激振荡回路的三相振荡电压波形和电流波形，从而获得电压波形频率、衰减时间或振荡时间和振荡波下的套管介质损耗角正切值。分别对比分析振荡波形频率、衰减时间或振荡时间和介质损耗角正切值，以等效于预防性试验中的绕组变形试验、直流电阻试验和介损损耗角试验。使用一套系统即可完成变压器多项试验的等效测试，与现有的预防性试验系统相比，减少了各项试验所用装置，节省了试验装置连接、拆卸时间，操作简单方便，有效的提高了变压器预防性试验的效率。

可选的，直流高压发生器与三相绕组中性点间还设有保护电阻8。

可选的，变压器二次绕组通过短接导线短接。

本申请提供一种变压器预防性试验等效方法，通过在变压器一次绕组中性点施加直流电压后，将中性点迅速的接地，利用变压器漏抗或励磁阻抗与电容型套管、绕组对地和绕组匝间的杂散电容构成天然的自激振荡回路，测得三相振荡电压波形和电流波形以及施加电流后套管的直流泄漏电流。对直流电压输出端的直流电流的测试可等效预防性试验的绝缘电阻测试；对比三相振荡电压波形的频率，可等效预防性试验的频响法或短路阻抗法绕组变形试验；对比三相振荡电压波形的衰减时间或振荡时间，可等效预防性试验的直流电阻测试；对比振荡波下容性套管介质损耗角正切值，可等效预防性试验中的套管介质损耗角测试。从而通过一项试验等效替代多项变压器预防性试验，试验回路简单、检测信号强、操作简单方便，大大缩短了变压器预防性试验所需时间，简化预防性试验方法，有效的提高了变压器预防性试验工作的效率，可适用于变压器、换流变压器的预防性电气试验。

需要说明的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims

1.一种变压器预防性试验等效方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的变压器预防性试验等效方法，其特征在于，所述对比分析三相振荡电压波形的频率，获得绕组变形试验结果包括：

3.根据权利要求1所述的变压器预防性试验等效方法，其特征在于，所述对比分析三相振荡电压波形的衰减系数或振荡时间，获得直流电阻试验结果包括：

4.根据权利要求1所述的变压器预防性试验等效方法，其特征在于，所述对比所述介质损耗角正切值，获得套管介损损耗角试验结果包括：

5.一种变压器预防性试验等效测试系统，其特征在于，所述系统包括直流高压发生器、第一电流互感器、短接开关、分压电容、第二电流互感器和检测装置；

6.根据权利要求5所述的变压器预防性试验等效测试系统，其特征在于，所述直流高压发生器与所述三相绕组中性点间还设有保护电阻。

7.根据权利要求5所述的变压器预防性试验等效测试系统，其特征在于，所述变压器二次绕组通过短接导线短接。