相关频率响应分析法检测电力变压器绕组变形的理论研究

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1、第!"卷第#$期&’()!"0’)#$"$$%年#$月9:;<=>?:@E:*+,’-./"$$%频率响应分析法检测电力变压器绕组变形的理论研究112舒乃秋!武剑利!王晓琪!1.武汉大学电气工程学院"湖北武汉!"##$%;%&武汉高压研究所"湖北武汉!"##$!#摘要:阐述了利用频率响应分析法检测变压器绕组变形的基本原理,提出了绕组中电感、电容的计算方法,并验证了该方法的可靠性º关键词:电力变压器;频率响应分析法;绕组;变形曲线(图谱)。通过对绕组的频谱曲线进行对比分!引言析,可以判断绕组的结构变化。另外,可以从绕组的作为电力系统中

2、重要的设备之一,电力变压器频率响应图谱,对绕组的防雷特性及防雷水平做出的安全运行将直接影响供电的安全。变压器在运估计。输、安装过程中受到冲撞或在运行中发生突然短路由电工理论可知,当频率超过1kHz时,变压器等可能使绕组发生变形。这些变形都有可能使得绕绕组可以被看作是一个由多个电容和电感组成的组的绝缘被破坏或使其机械强度下降。在其遭受过无源二端口网络。频率较低时,感抗较小,容抗较电压或再次遭受冲击时将破坏、影响电力系统的安大,电感起主要作用,电路呈感性;随着频率的增全运行,因此变压器绕组的变形检测很有必要。目加,感抗变大,容抗变小,二

3、者同时起作用;当频率前,国内外先后提出的用于检测变压器绕组变形的继续增加时,电容起主要作用,电路呈容性。绕组的方法主要有短路阻抗法、低压脉冲法和频率响应法等值网络可用图1表示。等等。短路阻抗法虽然可以检测出较严重的绕组变形,但是灵敏度较低,且需动用沉重的试验设备和大容量的试验电源,试验时间较长,因此,难以推广应用。低压脉冲法克服了短路阻抗法的缺点,灵敏度提高,但其不足是抗干扰能力太差,接地线、测量Fig.1Equivalentiruitoftransformerwinding引线和周围的电气设备都能明显地影响测量结果。L－－－绕组电

4、感均数"－－－纵向电容#－－－绕组对地电容$)－－－输出匹配电阻$*－－－输出测量电阻+)－－－扫频信号源频率响应法较短路阻抗法的灵敏度要高出许多,抗干扰能力较低压脉冲法强。该响应法在实际使用中绕组中电压分布不均匀,在某一频率下会达到工作量不大,且测量重复性较好,是目前在现场工极端情况,即产生谐振时,电压会出现极不均匀分作中较好的选择[1]。布,在频谱图上表现为峰和谷。当然不同的峰谷及峰谷的高低,分布曲线的描述也不一样。频谱图实"频率响应法的基本原理际上是描述了变压器绕组在不同频率下电压分布用频率响应法检测电力变压器绕组的变形情不均

5、匀的情况。图2给出了一种典型的变压器绕组况是目前不断发展的一项新技术。一些国家已将其频谱曲线。列入变压器的检测项目,国内也开展了这方面的工由图2可见,绕组的频谱曲线中出现若干峰值作,许多电力局使用该方法对变压器进行了普测。点和谷点。这些峰点和谷点是在不同频率下绕组中频率响应法的原理是将一扫频信号送入绕组出现谐振的结果,其中峰点是发生串联谐振的结的一个端口,从另一端口测量其输出响应,并将各果,谷点是发生并联谐振的结果。频率点的输入输出之比根据频率描绘成曲线-频谱谐振是由绕组电感和饼间电容及对地分布电!"第42卷!8－－－饼间绝缘的介电

6、常数a8－－－饼间绝缘厚度,cmh－－－导线的净金属高度,cmK－－－Ct和C0的线性叠加.2.2对地电容的计算对地电容(图1中:)指绕组对铁心的电容(用C;<表示)和绕组对油箱的电容(用C;t表示),计算公图2典型绕组的频谱曲线式分别如下所示:Fig.2FrequenyurveoftypialwindingC;<12"!=!>l11A4A"!>l61=-2,27(B)容等引起的。对于一给定绕组,它的频谱曲线是确?@R@?@R@定的。而当绕组因某种因素发生变形时,其分布参R

7、×1CAA"!;>l×10D2,27(5)BRt了绕组的转移阻抗,这时测得的频谱曲线,就会与?@R;正常时测得的频谱曲线不同。这种差异反映了绕组式中!>－－－绕组与铁心之间的介电常数结构的变化。分析这种差异,就可以分析出绕组的R@－－－绕组的内半径,cm变形情况。R<－－－铁心的外接圆半径,cm!Rt－－－油箱内壁的等效半径,cm理论公式与推导R;－－－绕组的外半径,cm3.1绕组电感的计算!;>－－－绕组与油箱间组合介质的等效介电因为在频率较高时铁心的影响可以忽略不计,常数此时绕组可以看成是空心绕组。其电感的计算可以l－－－绕组高

8、度,cm根据空心电感的电感公式进行计算,即为:当D、b增大,a2、a8减小时,即绕组的平均直径2-6L=KND×10H(1)和辐向尺寸增大,匝间和饼间距离减小,绕组的轴向式中N－－－绕组匝数电容增大;R@减小,R;,l增大,即内绕组的