基于传递函数的电力变压器绝缘故障加信诊断方法

齐宇婷!"杨学昌!"周文俊#

$!%清华大学电机系"北京市!&&&’()武汉大学电气工程学院"湖北省武汉市(*&&+#,

摘要-大型电力变压器的绝缘故障点定位是绝缘在线监测的难题之一.针对这一问题"文中提出了

加信诊断法.首先"建立了基于/0120134法的变压器等值电路模型"该模型考虑了损耗及互感)其次"以某台!!&567#&869:;<气体绝缘电力变压器为算例"比较并分析了具有不同频谱特性的激励对传递函数数值计算的影响"总结得出最优的激励信号应为具有丰富频域分量的激励"它能够比较全面和准确地捕获传递函数的特征)最后"计算了矩形波脉冲激励下"饼间短路=饼间放电及饼对地放电*种故障情况的传递函数"对比分析了这*种不同故障对应的传递函数特征"为绝缘故障的诊断和定位提供了依据.

关键词-电力变压器)/0120134法)故障诊断)传递函数)定位中图分类号->8(

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教育部博士学科点专项科研基金$!@@@&&&*&#,

资助项目.A 引言

电力变压器在运行中除经受长期工作电压的作用外"还要经受各种过电压及热=机械=化学的作用"导致内部绝缘老化=损坏"引发各种事故.电力变压器尤其是主变压器"一旦发生绝缘事故将造成重大的经济损失甚至灾难性的后果.

常见的故障监测技术有基于变压器油的色谱分析技术=局部放电的在线监测技术=B C 4D 测试以及基于专家系统的诊断技术等.这些方法对变压器整体绝缘状况诊断能起一定的作用"但是无法实现故障点的定位.E F 8C G 0H I 5J

于!@’’年提出采用传递函数方法对电力变压器进行冲击试验K !L

.近!&多年来"国外在应用传递函数法进行变压器故障诊断方

面取得了一些进展K #M (L

但是这些工作大多侧重于研究在标准雷电波激励下电力变压器的响应"虽然指出了标准雷电冲击波频率的最高应用范围为#8N O

以内"但是没有对激励信号的幅频特性对传递函数的影响及激励信号的选取做更深入的研究.

本文提出了加信诊断法进行变压器绝缘故障的监测与定位研究.首先"建立了基于/0120134法的计算电力变压器电磁暂态的数值计算模型"该模型

考虑损耗及互感K P L )

其次"介绍了加信诊断法的基本原理"并对比分析了不同激励信号下加信诊断法得到的转移导纳传递函数"对比分析了激励信号幅频特性对传递函数计算带来的影响)最后"仿真计算了矩形波脉冲激励下"饼间短路=饼间放电以及饼对地

放电*种故障情况下的传递函数"并分析总结了在

这*种不同故障情况下传递函数的变化规律和特征"为故障诊断及故障点定位提供了依据.

Q 模型的建立

Q F Q 变压器等值电路

在暂态分析中"变压器根据其绕组的不同绕法"有不同的等值电路形式-一种是适于连续式绕法的以单饼为单元组成的等值电路)另一种是适于纠结式绕法的以双饼为单元组成的等值电路.图!为考虑损耗后以双饼为单元的变压器等值电路

图R 变压器等值电路

S T U F R V W X T Y Z [\]^_T ‘_X T ^a b Z ^‘Z ]c b a ‘d \‘

图中"e f 是第f

个双饼单元的等值电阻"由线圈实际结构计算可得)g f &是对地电容"主要考虑高压绕组内侧对低压绕组外侧的耦合电容"由变压器实际结构进行计算)g f f h !是纵向等值电容"综合考虑了匝间几何电容和饼间几何电容"纵向电容由匝间

和饼间几何电容根据总能量相等折算而得K

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万方数据