CN109901009A - 一种干式空心电抗器匝间短路故障的模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种干式空心电抗器匝间短路故障的模拟方法，在干式空心电抗器外层包封外缠绕若干圈导线，并将导线首尾端良好连接形成闭合回路；将导线固定于干式空心电抗器外层包封上；给干式空心电抗器施加额定或试验所需的其他大小电流或电压激励，此时在导线中即可感应出和匝间短路故障实际发生时短路匝中相同大小的电流，从而对匝间短路故障进行模拟。通过调节模拟短路线圈的匝数、高度和串联电阻电容值，可以方便地对匝间短路故障的匝数、短路位置和短路状态进行模拟。通过在干式空心电抗器多个不同位置同时缠绕短路模拟线圈，可以研究多处短路故障并存时的情况。

Description

一种干式空心电抗器匝间短路故障的模拟方法

技术领域

本发明涉及一种电力设备故障的模拟试验方法，特别涉及一种干式空心电抗器匝间短路故障的模拟方法。

背景技术

干式空心电抗器因具有结构简单、重量轻、体积小、线性度好、损耗低、维护方便等优点，得到了迅速发展和广泛应用。然而，近年来干式空心电抗器在运行中常有故障发生，造成很大的经济损失。从国内外干式空心电抗器的实际运行状况和大量统计资料来看，造成干式空心电抗器故障的原因主要是匝间短路。

为了减少干式空心电抗器匝间短路故障的发生，提高运行寿命，需对干式空心电抗器发生匝间短路故障时的运行状态进行研究。然而，在实际中很难遇到符合要求的匝间短路故障被试品，一般的干式空心电抗器一旦发生匝间短路故障，很容易温度升高继而引起火灾导致设备烧毁，无法为实验室或生产厂家提供合理的匝间短路故障数据，不利于进行干式空心电抗器的匝间短路故障分析，也不利于干式空心电抗器绝缘状态监测系统的研究。

目前关于干式空心电抗器匝间短路的试验研究方法，通常是将电抗器外层包封及相应位置导线的绝缘层破坏，从而将某几匝导线短路。采用这种方法由于要破坏包封，试验难度大、成本高、故障形式单一，只能专门定制样机进行试验。此外，该方法由于短路匝中流过大电流，容易发热，从而限制短路故障的持续时间，不利于相关数据的采集和分析。

发明内容

为了解决现有方案的试验难度大、成本高、故障形式单一等缺点，本发明提供了一种干式空心电抗器匝间短路故障的模拟方法，能够进行空心电抗器匝间短路故障模拟，获得合理的匝间短路故障数据，以便于进行干式空心电抗器的匝间短路故障分析，为电抗器匝间短路故障的在线监测及其他相关研究奠定基础。

本发明采用如下的技术方案：

1)在干式空心电抗器外层包封外缠绕若干圈导线，并将导线首尾端良好连接形成闭合回路；

2)将上述导线固定于干式空心电抗器外层包封上；

3)给干式空心电抗器施加额定或试验所需的其他大小电流或电压激励，此时在导线中即可感应出和匝间短路故障实际发生时短路匝中相同大小的电流，从而对匝间短路故障进行模拟。

所述步骤1)中，模拟导线的规格需和实际包封线圈中的导线一致或有着相同的电阻率；模拟导线的缠绕方向需和实际包封线圈中的导线的缠绕方向一致。

所述步骤3)中，通过改变导线的匝数、位置和串并联的电阻电容值，对不同的短路故障形式进行模拟。

和传统的空心电抗器匝间短路故障试验方法比，本发明所述模拟方法主要有以下优势：

1)试验成本低，操作简单，容易实现；

2)不需要破坏电抗器本体结构，用途广泛，不仅可用于电抗器试品，还可以在出厂设备及服役中设备上进行试验；

3)试验条件容易改变，通过调节模拟短路线圈的匝数、高度和串联电阻电容值，可以方便地对匝间短路故障的匝数、短路位置和短路状态进行模拟；

4)传统的试验方法无法对短路匝的电流进行测量，采用本发明中的试验方法可以方便地对短路匝电流进行测量；

5)只有模拟用的线圈会因流过大电流而发热，试验安全程度更高。

附图说明

图1是干式空心电抗器匝间短路模拟方法的示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，干式空心电抗器主要包含星形架1、线圈包封2、支撑绝缘子3等基本结构，4所示为匝间短路故障的模拟线圈。匝间短路故障的模拟试验方法具体如下：

1)实际的干式空心电抗器因高温高场等因素发生绝缘老化导致匝间短路时，在线圈内部会形成短路环，也就是匝间短路故障，故障层线圈可分成两部分，短路匝和剩余匝，其中短路匝构成单独的一个支路，电源电流不从中流过。但是，短路匝处于交变的磁场中会因电磁感应产生感应电动势，由于其阻抗很小，其上会流过很大的短路电流。由于短路匝中并不流过电源电流，和原本的干式空心电抗器并没有实际的电气连接，因此可用一根外置的独立导线来代替短路匝在匝间短路故障中所起到的作用。

2)在干式空心电抗器外层包封外缠绕若干圈导线，如图1中4所示，本实例为1匝，模拟1匝匝间短路的情况。导线应按序缠绕、缠绕方向与电抗器内部线圈绕向一致，缠绕完成后首尾端应良好连接，使导线形成闭合回路，该导线中也会由于电磁感应而产生较大的感应电流，可用于模拟实际中干式空心电抗器发生匝间短路时短路匝的作用。

3)为保证匝间短路模拟试验中短路电流的准确性，模拟导线的规格尽量与被试干式空心电抗器线圈内部的导线一致，本实例中线圈内部的导线为2.85mm直径的铝线，因此模拟导线也选取2.85mm直径的铝线。若无合适铝线可采用相同电导率的铜线代替(直径2.18mm)。

4)导线应紧贴包封，并用绝缘胶带固定于电抗器外层包封上，防止松动和脱落从而影响试验结果。

5)给干式空心电抗器施加额定(或试验所需的其他大小)电流(或电压)激励，根据上述原理，模拟短路线圈中会感应出和实际匝间短路故障短路匝中相近大小的电流，从而实现对匝间短路故障的模拟。

6)在本实例中，通过罗氏线圈可对短路线圈中的电流大小进行测量，通过热电偶可对短路线圈及附近包封的温升进行测量，通过对输入电压电流的测量可对发生匝间短路后的电感进行计算，等等。

7)通过调节模拟短路线圈的高度，可以模拟电抗器外层包封不同位置发生匝间短路的情况；通过改变模拟短路线圈的匝数，可以模拟电抗器外层包封不同匝数匝间短路故障的情况；通过给模拟短路线圈上串联电阻和电容，可以模拟电抗器在未发生匝间短路、即将匝间击穿之前的状态。

由该实例可见，该干式空心匝间短路故障模拟的方法非常简单，操作便捷，无需额外电源；通过调节模拟短路线圈的匝数、高度和串联电阻电容值，可以方便地对匝间短路故障的匝数、短路位置和短路状态进行模拟。通过在干式空心电抗器多个不同位置同时缠绕短路模拟线圈，可以研究多处短路故障并存时的情况。

Claims (3)

1.一种干式空心电抗器匝间短路故障的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在干式空心电抗器外层包封外缠绕若干圈导线，并将导线首尾端良好连接形成闭合回路；

2)将上述导线固定于干式空心电抗器外层包封上；

3)给干式空心电抗器施加额定或试验所需的其他大小电流或电压激励，此时在导线中即可感应出和匝间短路故障实际发生时短路匝中相同大小的电流，从而对匝间短路故障进行模拟。

2.根据权利要求1所述的一种干式空心电抗器匝间短路故障的模拟方法，其特征在于，所述步骤1)中，模拟导线的规格需和实际包封线圈中的导线一致或有着相同的电阻率；模拟导线的缠绕方向需和实际包封线圈中的导线的缠绕方向一致。

3.根据权利要求1所述的一种干式空心电抗器匝间短路故障的模拟方法，其特征在于，所述步骤3)中，通过改变导线的匝数、位置和串并联的电阻电容值，对不同的短路故障形式进行模拟。