CN110687381A - 一种变压器直流偏磁状态评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变压器直流偏磁状态评估方法，所述方法包括：监测变压器高压侧电压波形和电流波形，获得所述变压器的电压及电流波动规律；所述波动规律符合预设条件，确定所述变压器直流偏磁状态正常，否则进一步监测所述变压器的下列状态指标：变压器铁心中的直流磁场强度、空载状态下变压器的空载电流比、绕组中性点的直流电流、变压器的振动、变压器的噪声、变压器的温升、变压器的非电量保护动作和变压器的油色谱，所述任意一种状态指标超过预设范围，确定所述变压器直流偏磁状态异常。本发明的变压器直流偏磁状态评估方法，能全面监控和评估变压器的直流偏磁现象。
Description
技术领域
本发明涉及变压器监测技术，特别是涉及一种变压器直流偏磁状态评估方法。
背景技术
变压器是电力系统中很重要的设备，其运行状态直接影响到电力系统的安全性。
随着电力系统直流输电线路的投运，变压器会产生直流偏磁现象，导致变压器损耗、温升增大、局部过热，振动、噪声增加，其产生的谐波还会引起系统电压波形畸变及继电保护误动作等。
在中国超高压直流输电线路不断增加的趋势下，变压器的直流偏磁现象更加值得引起重视。但是现有技术中，对变压器的直流偏磁现象的规律和后果，还缺乏一种全面监控和评估的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种变压器直流偏磁状态评估方法，能全面监控和评估变压器的直流偏磁现象。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种变压器直流偏磁状态评估方法，所述方法包括如下步骤：
监测变压器高压侧电压波形和电流波形，获得所述变压器的电压及电流波动规律；
所述波动规律符合预设条件，确定所述变压器直流偏磁状态正常，否则进一步监测所述变压器的下列运行参数：
变压器铁心中的直流磁场强度、空载状态下变压器的空载电流比、绕组中性点的直流电流、变压器的振动、变压器的噪声、变压器的温升、变压器的非电量保护动作的情况和变压器的油色谱，所述任意一种运行参数超过预设范围，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
优选的，所述变压器铁心中的直流磁场强度超过200A/m，确定所述变压器直流偏磁状态异常；
其中，所述变压器铁心中的直流磁场强度为Hdc＝NI相/L，其中，N为绕组的匝数；若变压器为三相变压器，则I相为单相直流电流值，若变压器为单相变压器，则I相为每一相直流电流值；L为以旁柱计算的磁回路长度。
优选的，所述空载电流比包括：空载基波电流比K1、空载二次谐波电流比K2、空载三次谐波电流比K3和空载五次谐波电流比K5，
K1＝I01d/I01
K2＝I02d/I02
K3＝I03d/I03
K5＝I05d/I05
其中，I01d为直流入侵后的空载基波电流值，I01为未入侵直流时的空载基波电流值；I02d为直流入侵后的空载二次谐波电流值，I02为未入侵直流时的空载二次谐波电流值；I03d为直流入侵后的空载三次谐波电流值，I03为未入侵直流时的空载三次谐波电流值；I05d为直流入侵后的空载五次谐波电流值，I05为未入侵直流时的空载五次谐波电流值。
优选的，所述空载基波电流比K1、空载二次谐波电流比K2、空载三次谐波电流比K3和空载五次谐波电流比K5中的任意一个电流比大于7，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
优选的，绕组中性点的直流电流值超过12A，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
优选的，所述变压器油箱壁振动增加量超过50μm，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
优选的，所述变压器油箱壁或油箱内部铁心顶部的噪声声压级增加量超过10dB(A)，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
优选的，所述变压器油箱壁温升或顶层油温升的增加量超过10K，或者，变压器顶层油温升超过75K，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
优选的，所述变压器非电量保护动作的情况为已动作，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
优选的，所述变压器为三相五柱式电力变压器、单相四柱式电力变压器或单相三柱式电力变压器。
通过上述技术方案，本发明的变压器直流偏磁状态评估方法，通过两个层级，多个方面的参数监测所述变压器的运行参数，能全面监控和评估变压器的直流偏磁现象，且监测效率高。
附图说明
图1为本发明实施例变压器直流偏磁状态评估方法的流程示意图一；
图2为本发明实施例变压器直流偏磁状态评估方法的流程示意图二。
具体实施方式
为了能够更详尽的了解本发明的特点与技术内容，下面将结合附图对本发明的实现进行详细阐述，所附附图仅供参考说明之用，并非用来限定本发明。
如图1所示，本发明实施例提供了一种变压器直流偏磁状态评估方法，所述方法包括如下步骤：
步骤101：监测变压器高压侧电压波形和电流波形，获得所述变压器的电压及电流波动规律；
步骤102：所述波动规律符合预设条件，确定所述变压器直流偏磁状态正常，否则进一步监测所述变压器的下列运行参数：
变压器铁心中的直流磁场强度、空载状态下变压器的空载电流比、绕组中性点的直流电流、变压器的振动、变压器的噪声、变压器的温升、变压器的非电量保护动作的情况和变压器的油色谱，所述任意一种运行参数超过预设范围，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
在步骤101中，正常情况下，变压器高压侧电压波形和电流波形是符合一定规律的，即符合预设条件。否则，则说明可能有异常，但是，还是需要进一步监测其它参数。这里的预设条件，可以是符合正弦波。在步骤102中，所述变压器铁心中的直流磁场强度超过200A/m，可以确定所述变压器直流偏磁状态异常。这是从变压器直流偏磁状态的根源进行监测。
其中，所述变压器铁心中的直流磁场强度为：Hdc＝NI相/L，其中，N为绕组的匝数；若变压器为三相变压器，则I相为单相直流电流值，若变压器为单相变压器，则I相为每一相直流电流值；L为以旁柱计算的磁回路长度。在步骤102中，所述空载电流比包括：空载基波电流比K1、空载二次谐波电流比K2、空载三次谐波电流比K3和空载五次谐波电流比K5，
K1＝I01d/I01
K2＝I02d/I02
K3＝I03d/I03
K5＝I05d/I05
其中，I01d为直流入侵后的空载基波电流值，I01为未入侵直流时的空载基波电流值；I02d为直流入侵后的空载二次谐波电流值，I02为未入侵直流时的空载二次谐波电流值；I03d为直流入侵后的空载三次谐波电流值，I03为未入侵直流时的空载三次谐波电流值；I05d为直流入侵后的空载五次谐波电流值，I05为未入侵直流时的空载五次谐波电流值。
在步骤102中，所述空载基波电流比K1、空载二次谐波电流比K2、空载三次谐波电流比K3和空载五次谐波电流比K5中，任意一个电流比大于7，可以确定所述变压器直流偏磁状态异常。这是从变压器直流偏磁状态的根源进行监测。
在步骤102中，绕组中性点的直流电流值超过12A，确定所述变压器直流偏磁状态异常。这是从变压器直流偏磁状态的根源进行监测。
在步骤102中，所述变压器油箱壁振动增加量超过可以50μm，可以确定所述变压器直流偏磁状态异常。这是从变压器直流偏磁状态的后果进行监测。
在步骤102中，所述变压器油箱壁或油箱内部铁心顶部的噪声声压级增加量超过10dB(A)，确定所述变压器直流偏磁状态异常。这是从变压器直流偏磁状态的后果进行监测。
在步骤102中，所述变压器油箱壁温升或顶层油温升的增加量超过10K，或者变压器顶层油温升超过75K，确定所述变压器直流偏磁状态异常。这是从变压器直流偏磁状态的后果进行监测。
在步骤102中，所述变压器非电量保护动作的情况为已动作，可以确定所述变压器直流偏磁状态异常。这是从变压器直流偏磁状态的后果进行监测。
在步骤102中，所述变压器为：三相五柱式电力变压器、单相四柱式电力变压器或单相三柱式电力变压器。这是更容易实施上述方法的一些变压器类型。
为了更清楚的了解本发明，下面进一步通过更具体的实施例进行说明，如图2所示，所述变压器直流偏磁状态评估方法包括：
步骤201：。若所述波动规律符合预设条件，确定所述变压器直流偏磁状态正常，变压器继续工作；否则进入下面的步骤。
步骤202：.监测变压器铁心的直流磁场强度。若监测结果超出预设范围超出预设范围，则判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
具体地，变压器铁心中的直流磁场强度可由如下公式计算得出：∮HdcL＝NI相，则Hdc＝NI相/L，
其中，Hdc为铁心中的直流磁场强度(A/m)；N为绕组的匝数；若变压器为三相变压器，则I相为单相直流电流值(A)，若变压器为单相变压器，则I相为每一相直流电流值(A)；L为以旁柱计算的磁回路长度(m)。
本步骤中，若Hdc超过200A/m，则认为Hdc的监测结果超出预设范围已超出预设范围。表明，入侵直流造成的直流磁场强度较大，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
步骤203：监测空载状态下变压器的空载电流比。若监测结果超出预设范围二预设条件，则判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
具体地，所述空载电流比包括：空载基波电流比K1、空载二次谐波电流比K2、空载三次谐波电流比K3和空载五次谐波电流比K5，而
K1＝I01d/I01
K2＝I02d/I02
K3＝I03d/I03
K5＝I05d/I05
其中，I01d为直流入侵后的空载基波电流值，I01为未入侵直流时的空载基波电流值；I02d为直流入侵后的空载二次谐波电流值，I02为未入侵直流时的空载二次谐波电流值；I03d为直流入侵后的空载三次谐波电流值，I03为未入侵直流时的空载三次谐波电流值；I05d为直流入侵后的空载五次谐波电流值，I05为未入侵直流时的空载五次谐波电流值。上述电流值是通过监测空载电流波形得出的。
本步骤中，若空载基波电流比K1、空载二次谐波电流比K2、空载三次谐波电流比K3和空载五次谐波电流比K5中的任意一个电流比大于7，则认为对变压器的空载电流比的监测结果超出预设范围。可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
步骤204：监测绕组中性点的直流电流。若监测结果超出预设范围，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
本步骤中，若绕组中性点的直流电流值超过12A，则认为对绕组中性点的直流电流的监测结果超出预设范围。可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
步骤205：监测变压器的振动。若监测结果超出预设范围，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
本步骤中，根据变压器的振动频谱变化确定变压器的直流偏磁状态，若变压器油箱壁振动增加量超过50μm，则认为对变压器的振动的监测结果超出预设范围。可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
步骤206：监测变压器的噪声。若监测结果超出预设范围，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
本步骤中，根据变压器的噪声声压级确定变压器的直流偏磁状态，若变压器油箱壁或油箱内部铁心顶部的噪声声压级增加量超过10dB(A)，则认为对变压器的噪声的监测结果超出预设范围。可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
其中，声压级以符号SPL表示，其定义为将待测声压有效值p(e)与参考声压p(ref)的比值取常用对数，再乘以20，即：SPL＝20log10[p(e)/p(ref)]，其单位是分贝(dB)。声压是大气压受到声波扰动后产生的变化，即为大气压强的余压，它相当于在大气压强上的叠加一个声波扰动引起的压强变化。声级近似于人耳对声音各频率成分感觉程度综合成的总声压级数值。对声级的测量应根据“GB1094.10电力变压器第10部分：声级测定”进行。
此外，还可根据空载状态下的变压器的噪声频谱变化确定变压器的直流偏磁状态。具体为，在变压器处于空载状态时，采集典型噪声测点处的噪声信号，得到该噪声信号对应的频谱，当噪声频谱中出现奇次谐波，且含量超过预设含量(可由本技术领域技术人员根据实际情况进行设定)时，证明谐波含量较多，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
步骤207：监测变压器的温升。若监测结果超出预设范围，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
本步骤中，若变压器油箱壁温升或顶层油温升的增加量超过10K，或者变压器顶层油温升超过75K，则认为对变压器的温升的监测结果超出预设范围。可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
其中，采用红外热成像的方法测量油箱壁的温度。对变压器的温升的测量应根据“GB1094.2电力变压器第2部分：液浸式变压器的温升”进行。
步骤208：监测变压器非电量保护动作情况。若监测结果超出预设范围，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
本步骤中，若变压器非电量保护动作的情况为已动作，则认为监测结果超出预设范围。可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
其中，非电量保护指的是由非电气量反映的故障动作或发信的保护，一般是指保护的判据不是电量，而是非电量。本实施例中，非电量保护动作可以为压力释放阀、气体继电器的报警动作。当然，非电量保护不应误动作。
步骤209：监测变压器油色谱。若监测结果超出预设范围，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
本步骤中，若与未发生直流偏磁时相比，变压器油色谱出现异常，则认为对变压器油色谱的监测结果超出预设范围，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
对油色谱的测量应根据“GB7252变压器油中溶解气体分析和判断导则”进行。
其中，变压器油色谱出现异常指的是，变压器油样中的气体组分含量超过预设标准(可由本技术领域技术人员根据实际情况进行设定)。所述气体组分包括H2、CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2、C3H6、C1+C2。
步骤210：监测变压器的器身外观。若监测结果超出预设范围，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
本步骤中，若变压器的铁心、线圈和引线之一出现异常，则认为对变压器器身外观的监测结果超出预设范围，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。
由于直流偏磁会引起铁心振动增加，需对器身定位固定结构件进行相应的检查和维修，若铁心出现异常，例如铁心出现松动，应对其进行大修加固处理，又例如铁心转角窗内侧表面有缺陷，应进行修补或替换。若线圈出现异常，例如线圈出现松动，应对线圈采取压紧措施。若引线出现异常，例如引线出现松动，应对引线及其夹持架构采用必要的紧固措施。
注意：步骤202～步骤210不分先后，可以按任意顺序进行，只要任意一个步骤发现变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机，其它步骤无需进行。
步骤211：复检变压器的电气性能，若步骤201-210中的监测结果均符合预设条件，可能还需要进一步复检变压器的电气性能，若变压器的电气性能不合格，可判定变压器直流偏磁状态异常，应减小负载或停机。其中，变压器的电气性能是否合格可由本技术领域技术人员根据检测值与出厂值的对比情况结合实际情况来判断。
具体的。需要重新进行的电气性能试验包括：绝缘试验、低电压试验、空载损耗试验和空载励磁电流试验。
其中，绝缘试验包括可以在现场开展的绝缘电阻、绕组直流电阻、绕组频响曲线、低电压短路阻抗试验、绝缘油试验和局部放电试验。若复检试验前后空载损耗增加量的百分比超过4％，则认为空载损耗试验不合格。若复检试验前后空载励磁电流增加量的百分比超过30％，则认为空载励磁电流试验不合格。
需要说明的是，在本文中，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过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
在本发明实施例记载中，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本技术领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明实施例中如有涉及的术语“第一\第二\第三”，仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。
应理解，说明书通篇中提到的“一实施例”或“一些实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一实施例中”或“在一些实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。应理解，在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变压器直流偏磁状态评估方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
监测变压器高压侧电压波形和电流波形，获得所述变压器的电压及电流波动规律；
所述波动规律符合预设条件，确定所述变压器直流偏磁状态正常，否则进一步监测所述变压器的下列运行参数：
变压器铁心中的直流磁场强度、空载状态下变压器的空载电流比、绕组中性点的直流电流、变压器的振动、变压器的噪声、变压器的温升、变压器的非电量保护动作的情况和变压器的油色谱，所述任意一种运行参数超过预设范围，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压器铁心中的直流磁场强度超过200A/m，确定所述变压器直流偏磁状态异常；
其中，所述变压器铁心中的直流磁场强度为Hdc＝NI相/L，其中，N为绕组的匝数；若变压器为三相变压器，则I相为单相直流电流值，若变压器为单相变压器，则I相为每一相直流电流值；L为以旁柱计算的磁回路长度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空载电流比包括：空载基波电流比K1、空载二次谐波电流比K2、空载三次谐波电流比K3和空载五次谐波电流比K5，
K1＝I01d/I01
K2＝I02d/I02
K3＝I03d/I03
K5＝I05d/I05
其中，I01d为直流入侵后的空载基波电流值，I01为未入侵直流时的空载基波电流值；I02d为直流入侵后的空载二次谐波电流值，I02为未入侵直流时的空载二次谐波电流值；I03d为直流入侵后的空载三次谐波电流值，I03为未入侵直流时的空载三次谐波电流值；I05d为直流入侵后的空载五次谐波电流值，I05为未入侵直流时的空载五次谐波电流值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述空载基波电流比K1、空载二次谐波电流比K2、空载三次谐波电流比K3和空载五次谐波电流比K5中的任意一个电流比大于7，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，绕组中性点的直流电流值超过12A，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压器油箱壁振动增加量超过50μm，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压器油箱壁或油箱内部铁心顶部的噪声声压级增加量超过10dB(A)，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压器油箱壁温升或顶层油温升的增加量超过10K，或者，变压器顶层油温升超过75K，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变压器非电量保护动作的情况为已动作，确定所述变压器直流偏磁状态异常。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述变压器为三相五柱式电力变压器、单相四柱式电力变压器或单相三柱式电力变压器。
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