CN1181355C - 基于损耗变化的变压器绕组匝间短路在线故障诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明是基于损耗变化趋势的电力变压器绕组匝间短路在线故障诊断方法，其技术解决方案：采样测量变压器各侧的电压、电流，根据采样值计算变压器各侧的功率，再计算各侧功率差异即变压器的损耗，与变压器损耗的历史数据比较，根据变压器损耗的变化趋势，诊断变压器绕组有无匝间短路故障及故障的程度；在系统投入运行前应确认变压器没有故障，这时，测量变压器的各种运行状态下变压器的各相各侧的电流、电压，计算变压器的损耗，根据这种损耗拟合出该变压器的正常状态下的损耗曲线，优点：及早发现电力变压器轻微的匝间短路故障，诊断出变压器轻微的匝间短路故障；能进行故障的定相；可在线诊断；系统结构简单、实施方便，并还具有实时监测变压器各侧的电流、电压、有功、无功、功率因数等功能。

Description

基于损耗变化的变压器绕组匝间短路在线故障诊断方法

技术领域

本发明涉及的是一种基于损耗变化趋势的电力变压器绕组匝间短路在线故障诊断方法，属于电器可靠性技术领域。

背景技术

电力变压器是输变电系统中的主要设备，是输变电站的核心设备。电力变压器运行状态的好坏将直接关系到整个电力系统的可靠性。近年来电力变压器的运行可靠性水平虽有提高，但远远满足不了电力系统的要求，电力变压器的故障时有发生。统计资料表明，匝间短路是电力变压器最常见的故障之一。造成匝间短路的原因很多：如线圈制造时工艺粗糙，使绝缘受到机械损伤；高温使绝缘老化；在电动力作用下使线匝发生轴向位移，将绝缘磨损等等。目前，对匝间短路故障诊断比较有效的是气相色谱分析(DGA)，它根据变压器油中溶解的气体的色谱对变压器运行状态进行分析，及早地发现变压器的内部缺陷，其技术相对来说比较成熟。但它主要用于定性分析，有三个明显的不足：一是不能定位判断故障；二是反应慢、周期长；第三点是它不易捕捉到突然性故障征兆等。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷，提出一种能快速地诊断出变压器匝间短路的早期故障，并进一步进行故障定位(即分析出故障绕组在哪一相)的电力变压器绕组匝间短路在线故障诊断技术。本发明的技术解决方案：采样测量变压器各侧的电压、电流，根据采样值计算变压器各侧的功率，再计算各侧功率差异即变压器的损耗，与变压器损耗的历史数据比较，根据其损耗的变化趋势，诊断出变压器绕组有无匝间短路故障及故障的程度。变压器无故障状态下的实际损耗是根据变压器现场实际状态决定，在系统投入运行前应确认变压器没有故障，这时，测量变压器在各种运行状态下其各相各侧的电流、电压(主要是电压和电流在实际可能的运行范围内的值)，计算变压器的损耗，根据这种损耗拟合出该变压器的正常状态下的损耗曲线，即变压器的损耗与其电流、电压的关系曲线。

通过变压器的采样测量值计算每相各侧的功率，进一步计算出各相的损耗增量，根据三相损耗增量变化规律的不同，诊断出故障绕组所在的相。

本发明的优点：可及早地诊断出电力变压器轻微的匝间短路故障；能进行故障的定相，即判断出故障发生在哪一相绕组；可在线诊断；系统结构简单，工程实施方便，无需对变压器本身做任何改动；并还具有其它多种辅助功能如实时监测变压器各侧的电流、电压、有功、无功、功率因数等。

附图说明

附图是Yd连接三相变压器故障诊断系统示意图

图中的A、B、C和a、b、c是原方和副方，X、Y、Z和x、y、z是原方的末端和副方的末端。

具体实施方式

电力变压器的形式有很多种，但这种基于损耗变化趋势的诊断理论是一样的，下面以Yd连接三相变压器故障诊断系统为例来说明基于损耗变化趋势的电力变压器绕组匝间短路故障诊断技术的实施方式。

对照附图

Yd连接的双绕组三相变压器，高精度采样测量各相各侧的电流、电压及变压器的温度(一般是变压器油温度)共13个量，即_AB_BC_CA

_ab_bc_ca t

(对Y，d连接的三相变压器，还要采样零线电压和电流)。

通过这些参量计算变压器原副方的总功率P₁、P₂，其差值为变压器的总损耗~P。

系统投入运行后，先自动拟合变压器无故障状态的损耗与电流、电压的关系曲线。变压器在无故障状态下的实际损耗根据现场变压器实际状态决定，在系统投入运行前应确认变压器没有故障，这时，测量变压器在各种可能运行状态下其各相各侧的电流、电压，并用与故障诊断时相同的计算方法计算变压器的损耗，根据这种损耗与电流、电压的关系，通过已有的自动拟合技术，拟合出该变压器无故障时在各种负载状态下的损耗变化规律曲线(折合成标准温度时的值)。即变压器的损耗与电流、电压的关系曲线。

无论什么联接方式的变压器，当发生匝间短路故障时，将会出现一个闭合的短路环流。由于大型电力变压器的每匝电势较高，而其短路阻抗又很小，环流很大(但从变压器外部端子上看，其电流往往并没有明显的变化)。这一环流引起发热，虽然变压器的每匝电阻很小，但由于其发热与电流的平方成正比，即Q∝I²r，所以，这一环流引起的变压器发热并不很小，这使得变压器的损耗增加。

系统正式投入运行后，采样测量变压器各侧的电压、电流，根据采样值计算变压器各侧的功率差，即变压器的损耗，该损耗与变压器损耗的历史数据比较(根据现场条件测量绕组温度或变压器油的温度，并进行折算)。根据变压器损耗的变化趋势，若变压器损耗的变化趋势异常，则诊断变压器绕组有匝间短路故障及故障的程度。

定相诊断

所谓定相诊断就是对诊断已发生匝间短路的变压器进一步确定故障绕组所在的相。

对三相变压器，在不计漏磁通的情况下，变压器同一铁芯柱上的功率是基本平衡的，即同一铁芯柱上输入的总电功率应等于输出的总的电功率加上该相的各种损耗。所以，如果变压器某一相的绕组发生匝间短路，则该相的损耗将增加，而另外两相的损耗基本不变。所以，对采样测量值通过分相技术，计算每相各侧的功率，并进一步计算出各相的损耗增量，根据三相损耗增量变化规律的不同，诊断出故障绕组所在的相。

在工程应用中我们一般是无法直接测量到变压器三角形绕组的相电流，必须进行分相处理。分相处理的关键在三角形连接的绕组中由线电流求相电流。

本系统先采用对称分量法求三角形绕组的正序电流和负序电流。当变压器内部不对称时，根据测量得到的线电流

分解得到正序电流：负序电流：

把不对称的三相变压器看成两个对称的三相变压器，并根据对称三相变压器的相电流与线电流的关系，求得这两个变压器的相电流正负序分量 和

当含有

绕组时，还要考虑三角形绕组中的环流影响。虽然三角形绕组不可能有流出或流进整个绕组的电流，即三相电流之和为零。但对

，d连接的变压器，其三角形绕组中可以有环流 其大小由Y绕组中的零序电流按变压器变比关系求得，即： ，d连接的变压器中三角形侧绕组的环流为

${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{phl}}={\stackrel{\·}{I}}_{a0}=k{\stackrel{\·}{I}}_{A0}$

式中  k——变压器的变比，

     

——变压低压侧的环流，这里设低压侧为三角形连接；

      ——变压器高压侧的零序电流，可直接测出或由三相线电流相加计算出。这里设星形侧为高压侧。

将三角形侧每一相的各序电流相加得到总的相电流。如 ${\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{ax}}={\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{ax}+}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{ax}-}+{\stackrel{\·}{I}}_{\mathrm{ax}0}$

最后，求同一铁芯柱上的一相绕组的功率差(损耗)，并与变压器损耗的历史数据比较，根据三相损耗增量变化规律的不同，诊断出故障绕组所在的相。

Claims (2)

1、基于损耗变化的变压器绕组匝间短路在线故障诊断方法，其特征是采样测量变压器各侧的电压、电流，根据采样测量值计算变压器各侧的功率，再计算各侧功率差异即变压器的损耗，与变压器损耗的历史数据比较，根据其损耗的变化趋势，诊断出变压器绕组有无匝间短路故障及故障的程度，变压器无故障状态下的实际损耗是根据变压器现场实际状态决定，在系统投入运行前应确认变压器没有故障，这时，测量变压器在各种运行状态下其每相各侧的电流、电压，计算变压器的损耗，根据这种损耗拟合出该变压器的正常状态下的损耗曲线，即变压器的损耗与其电流、电压的关系曲线。

2、如权利要求1所述的基于损耗变化的变压器绕组匝间短路在线故障诊断方法，其特征是根据采样测量值计算变压器各侧的功率，可通过采样测量值计算每相各侧的功率，进一步计算出各相的损耗增量，根据三相损耗增量变化规律的不同，诊断出故障绕组所在的相。

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