空心电力电抗器绝缘故障在线监测技术研究

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1、工程硕士学位论文空心电力电抗器绝缘故障在线监测技术研究王瀚哈尔滨理工大学2018年3月-I-国内图书分类号：TM47工程硕士学位论文空心电力电抗器绝缘故障在线监测技术研究硕士研究生：王瀚导师：魏新劳申请学位级别：工程硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气与电子工程学院答辩日期：2018年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学-II-ClassifiedIndex:TM47DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringStudyonOn-lineMonitoringTechnologyforInsulationFault

2、ofAir-corePowerReactorCandidate：WangHanSupervisor：WeiXinlaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringDateofOralExamination：March,2018HarbinUniversityofScienceandUniversity：Technology-III-哈尔滨理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《空心电力电抗器绝缘故障在线监测技术研究》

3、，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文研究工作做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签名：日期：年月日哈尔滨理工大学硕士学位论文使用授权书《空心电力电抗器绝缘故障在线监测技术研究》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意

4、学校保留并向有关部门提交论文和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。本学位论文属于保密，在年解密后适用授权书。不保密√。(请在以上相应方框内打√)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-IV-空心电力电抗器绝缘故障在线监测技术研究摘要近年来，随着干式空心电力电抗器在电网中应用数量的不断增加，电力系统发生了多起干式空心电抗器的损坏事故，逐渐引起了社会的关注及电业部门的重视。分析其损坏的原因主要是匝间绝缘短路。由于干式空心电力电抗器在单匝间绝缘出现故障的初期各电气

5、参数变化率都较低，所以现在实际运行过程中基本都运用远红外线温度监测的方法，而这种方法由于受到环境温度、监测设备放置点的局限性等因素的影响，不能起到及时有效监测的作用，因此有必要对干式空心电抗器匝间绝缘在线监测技术进行研究。本文提出了一种新型的在线监测干式空心电抗器匝间绝缘故障的方法：损耗因数在线监测法。建立了空心电力电抗器在正常情况下的等值电路模型。根据积分公式法结合Neumann公式对空心电力电抗器的薄壁螺线管模型电感量进行计算。建立了匝间短路故障下空心电力电抗器的等值电路模型，由于线圈匝间短路在原有的薄壁螺线管模型中形成了短路环，这个短路环可以看成

6、新一层同轴但不同中心的螺线管，进而形成了新的螺线管模型，再对新模型电感量进行计算。然后探究了正常情况及匝间短路时空心电力电抗器支路电流、等效阻抗、等效电阻、损耗因数的计算方法。最后，运用工具软件MATLAB编制了空心电力电抗器正常及匝间绝缘故障电气参数计算的软件。本文以10kV级串、并联空心电力电抗器为仿真对象，对两台空心电力电抗器的各种电气参数进行了仿真计算。本文还对在线监测损耗因数的方法进行了研究，给出了框架性技术方案，对电抗器电流、电压信号通过电流互感器进行提取，设计信号调理电路，以单片机AT89C55为核心，将放大滤波后的信号上传至计算机，编程

7、计算出损耗因数的变化，根据变化率是否超过阈值，判断短路故障是否发生。本文研究得到了以下的规律：空心电力电抗器发生匝间短路时，四种监测参数中损耗因数变化率最大。空心电力电抗器在发生匝间短路时，损耗因数及等值电阻的变化率由内层至外层均先增加后减小，也就是说这两个参数在中间层增大得最快，最内层和最外层增大速度变慢；等值电抗及等值阻抗的变化率由内层至外层先减小后增大，中间两层等值电抗及阻抗减小得最快，最内层及最外层减小的最慢。空心电力电抗器在发生匝间短路时随着温度的升高，损耗-V-因数、等值电阻、等值电抗、等值阻抗的变化速度下降。关键词空心电力电抗器；匝间短路

8、；损耗因数变化率；在线监测-VI-StudyonOn-lineMonitoringTechno