变压器绕组变形在线监测的研究段新宇

变压器绕组变形在线监测的研究段新宇

段新宇

（国网湖南省电力公司电力科学研究院湖南长沙410000）

摘要：在配电系统中，配电变压器应用非常广泛，这种设备能否正常工作在很大程度上影响着整个电力系统功能。随着电压及系统容量方面的变化，配电变压器在电力系统中承受的压力越来越大，其绕组变形故障情况也发生得越来越频繁。为了确保配电系统安全可靠运行，对配电变压器进行绕组变形在线检测十分必要。

关键词：变压器绕组变形在线监测传递函数法

引言

在整个电力系统的配电网络内部，配电变压器具有非常重要的作用。但是，这种电气设备在实际工作时可能会出现一些问题，例如当电路中出现短路等问题时，变压器绕组很可能会受到很大的电动力冲击和热冲击，导致绕组形变的发生。该文探讨了绕组变形的传递函数法，并进一步完成了变压器绕组变形在线监测系统。对影响传递函数的其他因素尚未深入分析，整个系统有一些方面需要进一步改善。此在线监测系统可以与其他变压器在线监测系统配合使用，从而确保变压器的正常运行。

一、在线监测的新方法

1、短路电抗法

研究人员将传统配电变压器的绕组变形监测方法进行延伸，得出一种新型在线监测方法，即短路电抗法。这种方法在很多方面具有其特有的优越性，例如，不必进行空载调零相关操作、运行过程中对激磁电流方面没有过多要求等。通常情况下，人们将短路电抗法应用在与电网电压同样发生变化的输入端电压的变压器上，而且这种方法可以很简单地得出短路电抗，具体来讲便是通过改变负荷，对输入端及输出端的I、U值进行在线测量，进而得到所需结果。配电变压器绕组变形与否可以通过短路电抗的测量值看出，而且这种方法的得出结果具有较高的可信性，可以将误差方面控制到-0.11%～0.32%以内。以上结果皆为通过大量仿真实验得出的，通过对各类不同配电变压器进行研究实验得出的结果具有代表性意义。

2、频响法

如今研究人员对配电变压器绕组变形故障方面的研究大致有两个方向，上文提到短路电抗法可以被归类于参数检测，这是研究人员的研究方向之一，而另外一种则是网络分析。网络分析这种方法对传统短路阻抗方面的缺点进行改进，在时间及设备方面都有了很大提高，通常情况下研究人员将其分成两种，即频响及低压脉冲。后者虽然在灵敏度方面有很大提高，但是其本身不具备很好的稳定性，电磁方面的情况会使其测试结果产生很大浮动，无法被人们在电力系统内广泛应用；前者不但具有很好的灵敏性，其他各方面性能都比较出色，因此被绕组变形故障的监测系统广泛应用。

3、在线监测漏抗法

在短路阻抗法的基础上，利用在线监测变压器短路电抗的变化从而做出检测。在线监测绕组短路电抗的最大特点就是可以在变压器运行过程中进行实时监测，具备良好的应用性和经济性。绕组短路电抗值不大，绕组变形时短路电抗的变化也不是很明显，在线监测漏抗法的精确度和结果稳定性有待提高。

4、传递函数法

传递函数所反映的是电路本身的特性，不会受到外作用影响。当变压器绕组变形后，其等效的电路参数也会随之改变，传递的函数也会有所变化。通过检测传递函数的频谱图差异来判断变压器绕组是否发生变形，此外，还有电容量变化法、超声波检测法、振动监测法等。

二、变压器绕组变形在线监测方法。

通过传递函数法可以检测变压器绕组变形，为在线监测提供了一种可靠的检测方法。该文主要分析传递函数法在变压器绕组变形在线监测的应用。变压器绕组发生变形后，绕组的传递函数也会随之改变，利用在线监测绕组传递函数的方法对绕组变形进行检测，当两条传递函数曲线相关性显著降低时，可认定绕组变形。

1、在线监测的具体实施根据实际情况有两种选择，已有变压器绕组原始传递函数数据，可以进行在线采集变压器绕组数据构造绕组传递函数，将两组函数进行比较如果存在显著下降现象，那么就可以认定为绕组变形，对传递函数已知的情况情况下，相关研究人员只需对传递函数进行采集，并与已知数据进行比对，通过比对结果便可以实现对变形故障在线监测。

2、变压器绕组传递函数数据未知，则可通过采集同型号变压器的数据与在线采集数据进行比较，如果有显著下降，可认定为绕组变形。此外，通常情况下，绕组变形发生于变压器出口短路之后，在线监测系统可以对变压器工作电流实施监测，如果变压器出现短路或者出现负荷情况，系统可以自动加强监测密度。在获取变压器的传递函数曲线时，采用变压器工作电流中的高频成分来构造变压器传递函数，一方面能够确保获得高频分量的准确性，另一方面还可以在线监测，实现同步性。这种情况下，其他同型号设备的原始数据能够作为研究人员的参考，或者对三相绕组方面的传递函数方面进行在线收集，一旦其中一相在前后不同时刻出现明显波动，研究人员便可以得出绕组发生变形故障的肯定结果。在此在线监测方法对变形故障进行在线监测时，可以利用对电流方面的监测结果，对变形故障进行初步判断，一旦发现异常便可以让系统对其进行重点监测，由此可见此方法具备判断力。

传递函数法数据经电流传感器传输到数据采集卡中，对其完成数据预处理后传输到上位机中进行数据处理。传递函数法在测试的整个过程中都没有与变压器发生直接的电联系，对变压器没有影响，同时还不需要进行在线注入信号，避免了诸多困难。

三、变压器绕组变形在线监测概述

运行中的变压器不可避免地要遭受各种内外部短路电流产生的电动力的冲击，绕组短路强度不够时将可能发生绕组变形，绕组几何形状或相对位置等一旦发生变化，漏磁场也发生变化，也必然引起漏电感的变化，可见，绕组变形与漏电感变化之间存在着直接联系。绕组变形与漏电感变化之间的物理关系，变压器漏电感参数仅与绕组的形状、几何尺寸和位置有关，在此基础上，通过改变绕组的基本几何尺寸模拟绕组变形，计算变形前后以及各种变形形式下的漏电感参数值，考察绕组变形状态和漏电感参数变化量之间的关系。

变压器状态在线监测的实现对变压器安全运行具有重要意义，是发展变压器设备状态检修的重要手段，但由于现场装备条件以及硬件投资等方面的限制，长期以来，该项技术并没有得到大面积推广。而变压器故障录波器装置是电力系统运行中安装的重要二次设备，其主要功能是采集存储变压器经受故障冲击前后的电压电流及开关量数据。本文采用变压器各侧电压、电流故障录波数据实现变压器状态的在线监测，不需要在现场添加硬件设备，是录波器数据分析平台功能的扩展，具有良好的经济效益和社会效益。

四、结束语

随着经济的快速发展和电力网的日益扩大，城镇对于电力的需求也逐步增加。为了能够提供稳定的供电，供电系统的容量也随之持续扩大。在整个电力系统中，变压器是输配电的重要设备，其容量和电压等级也日益增高，因此，对变压器的安全性、稳定性和可靠性提出了更高的要求。

参考文献：

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