CN110361611A - 变压器绕组径向变形下频率响应测试平台及其测评方法 - Google Patents

变压器绕组径向变形下频率响应测试平台及其测评方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变压器绕组径向变形下频率响应测试平台及其测评方法，所述径向变形下频率响应测试平台主要包括绝缘螺杆(3)、绝缘撑条(2)、传动电机(5)、电机控制平台(6)、传动链条(12)，由传动电机(5)带动绝缘螺杆(3)工作使变压器绕组径向变形。在不同径向变形程度下，利用频率响应测试仪(10)进行测试，通过电脑(11)和频率响应测试仪(10)交互得到频率响应数据。针对正常及不同故障程度下频率响应曲线，根据曲线的交汇点分频段利用高斯积分公式计算频率响应的面积并求出面积差，最终获得面积偏移的标准差系数δ，对变压器绕组状态评估。

Description

变压器绕组径向变形下频率响应测试平台及其测评方法
技术领域
本发明属于变压器绕组故障模拟测试评估技术领域，具体涉及一种变压器绕组径向变形下频率响应测试平台及其测评方法。
背景技术
变压器是电力系统及牵引供电系统中最核心的设备之一，一旦发生故障将会严重危害整个系统的安全运行，并造成巨大的经济损失。而变压器绕组故障是造成变压器故障的主要原因。由于变压器绕组处于交变的磁场中，在过电压、串联谐振、短路故障等工况下变压器绕组受到巨大的电动力容易产生形变。微小形变对变压器影响甚微，但是形变具有累计效应，一旦绕组永久性变形将会降低绕组的机械稳定性，甚至破坏绕组匝间绝缘使变压器绕组损耗增大油温升高，严重时造成变压器起火等事故。径向变形是绕组变形的一种，使用频率响应法对变压器绕组径向变形准确检测，有助于变压器稳定运行。
目前，针对变压器绕组径向变形下频率响应的变化规律主要是通过电路仿真研究，或者提出的模拟径向变形装置过于繁琐，而本发明的测试平台能够简单有效得针对实际变压器绕组模拟径向变形，并获得不同变形程度下的频率响应曲线，再利用本发明提出的不同频段下频率响应间面积差的标准差系数可准确有效的进行绕组状态评估。
发明内容：
本发明通过测试平台实现变压器绕组径向变形，在不同程度故障下测得频率响应的变化规律，并计算了各频段频率响应间面积差的标准差系数以此来量化频率响应的变化特征，准确有效的进行绕组状态评估。
本发明采用的技术解决方案是：
一种变压器绕组径向变形下频率响应测试平台包括故障发生装置和测量装置；故障发生装置包括绝缘螺杆(3)、绝缘撑条(2)、传动电机(5)、电机控制平台(6)、传动链条(12)；所述测量装置包括变压器油箱(8)、铁芯(9)、绕组(1)、绝缘筒(4)、套管(7)，绕组线饼之间相互串联，频率响应测试仪(10)在高压绕组底部套管(7)输入在顶部套管(7)测量信号，电脑(11)和频率响应测试仪(10)传输数据；
所述绝缘撑条(2)放置在绕组(1)和绝缘筒(4)之间，机械齿轮滑轨(13)、绝缘螺旋杆(3)、传动链条(12)设置在绝缘撑条(2)内部，绝缘螺旋杆(3)放置在机械齿轮滑轨(13)上面且在其右侧焊接着一个机械齿轮(14)，传动链条(12)将机械齿轮(14)和传动电机(5)相连；电机控制平台 (6)控制传动电机(5)和传动电机(16)转动；将绝缘螺旋杆(3)在机械齿轮滑轨(13)上滑动到对应线饼位置，传动电机(5)传动力使绝缘螺旋杆(3)转动，其内部蜗杆(15)旋转伸出向外挤压线饼，从而致使绕组发生径向变形；机械齿轮(17)可以控制绝缘螺杆(3)和绝缘螺杆(18)单独旋转也可以控制两个同时作用；
变压器绕组径向变形下频率响应测试平台的测评方法，具体实施步骤如下：
1)通过测试平台测量频率响应，测试步骤为：
X1：连接频率响应测试接线，利用频率响应测试仪(10)测量绕组正常下的频率响应，通过电脑(11)传输测量数据；
X2：将绝缘撑条(2)放置到内外侧绕组(1)油道中，滑动绝缘螺旋杆(3)放置在对应故障模拟线饼；
X3：启动电机控制平台(6)，控制传动电机(5)使机械齿轮(14)转动，绝缘螺旋杆(3)中的蜗杆(15)伸出，使绕组(1)发生径向变形；
X4：利用频率响应测试仪(10)测量径向变形绕组的频率响应，并通过电脑(11)获得测量数据；
X5：重复步骤X1、X2，利用频率响应测试仪(10)，控制传动电机(5)测量不同故障程度下的频率响应数据；
2)实测所得正常和故障下的频率响应数据组X(f)、Y(f)，对所得X(f)、Y(f)划分频段为第 i频段fi～fi+1，fi、fi+1分别表示两频率响应曲线在第i和第i+1交汇处的频率值；
3)根据高斯积分公式计算每个频段的频率响应曲线面积差：
Sai、Sbi分别是正常情况和径向变形下第i频段的频率响应曲线积分面积，△S表示第i频段的面积差；k表示第i频段内的频率点数，mi表示第i频段内的总点数；Aik、Bik分别表示第 i频段内高斯积分参数数组，可以由下面公式得到；
分别表示在第i频段正常下和故障下选取频率点的r次方，ρ(x)是权函数且选择为1，r＝0，1，…，2mi+1；
4)计算面积偏移的标准差系数得到：
n表示根据两频率响应曲线交汇点共分为n个频段；
5)通过在测试平台上进行径向1％、2％、3％、4％、5％程度变形模拟，测得五种故障程度下频率响应，通过步骤21、22、23计算五种程度故障下δ的值，并选取10％的裕度，所得评估判断指标为：若δ≤0.44，判断绕组为轻度故障；若0.44<δ≤0.83，判断绕组为中度故障；若δ≥0.83，判断绕组为重度故障。
本发明的有益效果是通过径向变形故障模拟测得频率响应，然后通过本发明提出的计算评估方法得到故障评判参考系数，利用该系数为绕组频率响应特征提供技术指标。
附图说明
图1为本发明实施例的总体结构示意图；
图2为本发明实施例的径向变形故障装置的细节图。
具体实施方式
一种变压器绕组径向变形下频率响应测试平台包括故障发生装置和测量装置；故障发生装置包括绝缘螺杆(3)、绝缘撑条(2)、传动电机(5)、电机控制平台(6)、传动链条(12)；所述测量装置包括变压器油箱(8)、铁芯(9)、绕组(1)、绝缘筒(4)、套管(7)，线饼之间相互串联，频率响应测试仪(10)在高压绕组底部套管(7)输入在顶部套管(7)测量信号，电脑(11)和频率响应测试仪(10)传输数据；
如图1所示，所述绝缘撑条(2)放置在绕组(1)和绝缘筒(4)之间；由图2知机械齿轮滑轨 (13)、绝缘螺旋杆(3)、传动链条(12)放置在绝缘撑条(2)内部，绝缘螺旋杆(3)放置在机械齿轮滑轨(13)上面且在右侧焊接着一个机械齿轮(14)，传动链条(12)将机械齿轮(14)和传动电机(5)相连；电机控制平台(6)控制传动电机(5)和传动电机(16)转动；将绝缘螺旋杆(3)在机械齿轮滑轨 (13)上滑动到对应线饼位置，传动电机(5)使绝缘螺旋杆(3)转动，其内部蜗杆(15)旋转伸出向外挤压线饼，从而致使绕组发生径向变形。
根据图1进行正常和径向变形下的频率响应测试，具体测试步骤包括：
X1：连接频率响应测试接线，利用频率响应测试仪(10)测量绕组正常下的频率响应，通过电脑(11)传输测量数据；
X2：将绝缘撑条(2)放置到内外侧绕组(1)油道中，滑动绝缘螺旋杆(3)放置在对应故障模拟线饼；
X3：启动电机控制平台(6)，控制传动电机(5)使机械齿轮(14)转动，绝缘螺旋杆(3)中的蜗杆(15)伸出，使绕组(1)发生径向变形；
X4：利用频率响应测试仪(10)测量径向变形绕组的频率响应，并通过电脑(11)获得测量数据；
X5：重复步骤X1、X2，利用频率响应测试仪(10)，控制传动电机(5)测量不同故障程度下的频率响应数据。
径向变形下频率响应曲线评估方法的具体步骤如下：
1)实测所得正常和径向变形下的频率响应数据组X(f)、Y(f)，对所得X(f)、Y(f)划分频段为第i频段fi～fi+1，fi、fi+1分别表示两频率响应曲线在第i和第i+1交汇处的频率值；
2)根据高斯积分公式计算每个频段的频率响应曲线面积差：
Sai、Sbi分别是正常情况和径向变形下第i频段的频率响应曲线积分面积，△S表示第i频段的面积差；k表示第i频段内的频率点数，mi表示第i频段内的总点数；Aik、Bik分别表示第 i频段内高斯积分参数数组，可以由下面公式得到；
分别表示在第i频段正常下和故障下选取频率点的r次方，ρ(x)是权函数且选择为1，r＝0，1，…，2mi+1；
3)计算面积偏移的标准差系数得到：
n表示根据两频率响应曲线交汇点共分为n个频段；
4)通过在测试平台上进行径向1％、2％、3％、4％、5％程度变形模拟，测得五种故障程度下频率响应，通过步骤21、22、23计算五种程度故障下δ的值，并选取一定10％的裕度，所得评估判断指标为：若δ≤0.44，判断绕组为轻度故障；若0.44<δ≤0.83，判断绕组为中度故障；若δ≥0.83，判断绕组为重度故障。

Claims (2)

1.一种变压器绕组径向变形下频率响应测试平台，其特征在于：包括故障发生装置和测量装置；故障发生装置包括绝缘螺杆(3)、绝缘撑条(2)、传动电机(5)、电机控制平台(6)、传动链条(12)；测量装置包括变压器油箱(8)、铁心(9)、绕组(1)、绝缘筒(4)、套管(7)，线饼之间相互串联，频率响应测试仪(10)在高压绕组底部套管(7)输入信号，在顶部套管(17)测量信号，电脑(11)和频率响应测试仪(10)传输数据；
所述绝缘撑条(2)放置在绕组(1)和绝缘筒(4)之间，机械齿轮滑轨(13)、绝缘螺旋杆(3)、传动链条(12)设置在绝缘撑条(2)内部，绝缘螺旋杆(3)放置在机械齿轮滑轨(13)上面，且在机械齿轮滑轨(13)右侧焊接着一个机械齿轮(14)，传动链条(12)将机械齿轮(14)和传动电机(5)相连；电机控制平台(6)控制传动电机(5)转动；绝缘螺旋杆(3)在机械齿轮滑轨(13)上滑动到对应线饼位置，传动电机(5)控制绝缘螺旋杆(3)转动，内部蜗杆(15)旋转伸出向外挤压线饼，从而致使绕组发生径向变形。
2.变压器绕组径向变形下频率响应测试平台的测评方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过测试平台测量频率响应，测试步骤为：
X1：连接频率响应测试接线，利用频率响应测试仪(10)测量绕组正常下的频率响应，通过电脑(11)传输测量数据；
X2：将绝缘撑条(2)放置到内外侧绕组(1)油道中，滑动绝缘螺旋杆(3)放置在对应故障模拟线饼；
X3：启动电机控制平台(6)，控制传动电机(5)使机械齿轮(14)转动，绝缘螺旋杆(3)中的蜗杆(15)伸出，使绕组(1)发生径向变形；
X4：利用频率响应测试仪(10)测量径向变形绕组的频率响应，并通过电脑(11)获得测量数据；
X5：重复步骤X1、X2，利用频率响应测试仪(10)，控制传动电机(5)测量不同故障程度下的频率响应数据；
2)实测所得正常和故障下的频率响应数据组X(f)、Y(f)，对所得X(f)、Y(f)划分频段为第i频段fi～fi+1，fi、fi+1分别表示两频率响应曲线在第i和第i+1交汇处的频率值；
3)根据高斯积分公式计算每个频段的频率响应曲线面积差：
Sai、Sbi分别是正常情况和径向变形下第i频段的频率响应曲线积分面积，△S表示第i频段的面积差；k表示第i频段内的频率点数，mi表示第i频段内的总点数；Aik、Bik分别表示第i频段内高斯积分参数数组，可以由下面公式得到；
分别表示在第i频段正常下和故障下选取频率点的r次方，ρ(x)是权函数且选择为1，r＝0，1，…，2mi+1；
4)计算面积偏移的标准差系数得到：
n表示根据两频率响应曲线交汇点共分为n个频段；
5)计算得出若δ≤0.44，判断绕组为轻度故障；若0.44<δ≤0.83，判断绕组为中度故障；若δ≥0.83，判断绕组为重度故障。
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