短路阻抗法变压器绕组变形测试技术探讨_何文林

24

浙江电力

2000年第1期

短路阻抗法变压器绕组变形测试技术探讨

DiscussiononTestingTechnologyofWindingDeformation

inTransformerUsingShortImpedance

浙江省电力试验研究所浙江浦江电力电子仪器厂

摘

要

何文林陈全红(杭州(浦江310014)322200)

详述了变压器短路阻抗法的基本原理,并提出了以绕组变形为目的的短路阻抗测试仪必须满足的

基本要求,介绍了变压器短路阻抗测试的基本接线及变形测试的判断原则。关键词

短路阻抗

变形

测试

探讨

1前言

变压器是电力系统中主要电气设备之一,对电

从而引起变压器短路阻抗数值的改变。以圆筒型双绕组变压器为例,绕组布置示意图见图1。

力系统的安全运行起着重大的作用。在变压器的运行过程中,其绕组难免要承受各种各样的短路电动力的作用,从而引起变压器不同程度的绕组变形。绕组变形以后的变压器,其抗短路能力急剧下降,可能在再次承受短路冲击甚至在正常运行电流的作用下引起变压器彻底损坏。为避免变压器缺陷的扩大,按华东电力公司和省电力局的有关变压器类设备的反事故技术措施的要求,对已承受过短路冲击的变压器,必须进行变压器绕组变形测试。

变压器绕组变形测试的方法主要有短路阻抗法、低压脉冲法和频响分析法等3种。现就短路阻抗法变压器绕组变形测试技术问题作进一步的分析和研究。

图1

双绕组变压器绕组示意图

Dcp、Dcb1、b2、C-几何距离$X-线圈直径减小量cp、

2短路阻抗法变压器绕组变形测试的基本原理

变压器的短路阻抗是指该变压器的负荷阻抗为零时变压器输入端的等效阻抗。短路阻抗可分为电阻分量和电抗分量,对于110kV及以上的大型变压器,电阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小,短路阻抗值主要是电抗分量的数值。变压器的短路电抗分量,就是变压器绕组的漏电抗。变压器的漏电抗可分为纵向漏电抗和横向漏电抗两部分,通常情况下,横向漏电抗所占的比例较小。变压器的漏电抗值由绕组的几何尺寸所决定的,变压器绕组结构状态的改变势必引起变压器漏电抗的变化,

假设:绕组高度等于其轴向配置的高度;安匝数均匀分布;忽略铁芯的临近效应和绕组的直流电阻。则短路阻抗可用下式表示:

021CPZkUXk=

h

式中

Zk)短路阻抗;Xk)漏感抗;L0=4P@0;X)绕组匝数;Q1)罗果夫系数;h)绕组高度;

DCP)主泄漏通道的平均直径;

D)主泄漏通道的有效宽度;由于DCPm

-7

(1)

2000年第1期

b1、b2,故DUC+(b1+b2)/3。

浙江电力

25

由上式可知,由于测试电源谐波的存在,实测

由式(1)可知,ZK的变化实际上仅取决于绕组的变形,也就是绕组几何尺寸的变化。

假如变压器内部线圈在挤压力的作用下,其直径减少2$X(见图1),在式(1)中用:DcCP=DCP-c$X代替DCP,D=D+$X代替D即可求出ZcK。

短路阻抗值与无谐波情况下的短路阻抗值之间具有一定的差异。

欲消除测试电源谐波对短路阻抗测试结果的影响,短路阻抗测试仪必须具有优良的滤波性能。通常用硬、软件相结合的方法,可以基本消除测试电源谐波对短路阻抗测试结果的影响,满足变压器绕组变形测试分析、判断的需要。

因此,绕组变形引起短路阻抗ZK的变化量为:

$ZK=ZK-ZKU

(2)式中

m=,n=12DCP

c+3

c

(m-n)$X

312试验电源电压的不稳定性对测试结果的

影响

试验电源电压的基波分量在测量周期内的不稳定性对测试结果有直接的影响。由于短路阻抗为一感性阻抗,电流与电压之间具有一定的相位差,当测试周期内的电压基波分量发生变化时,电流不可能同步发生变化,从而会产生测量误差。

为减小试验电源电压不稳定性带来的短路阻抗测试误差,通常的方法是通过多次测量求平均值的方法来解决,但效果并不很理想,同时还会延长测试时间。欲有效解决上述问题,短路阻抗测试仪必须对测量周期内所采集到的信号进行分析与运算,较大程度地减小测试误差,同时也不延长测试时间。

由式(2)可知,短路阻抗的变化量$ZK与变形量$X直接相关。

根据短路阻抗的变化量来判断绕组是否变形,只要将测得的短路阻抗与变压器正常时的测量值(如出厂数据)相比即可。

3变压器绕组变形测试对试验仪器

用于现场变压器绕组变形测试的短路阻抗测

的基本要求

试仪除必须具备携带方便、操作简单、具有良好的测试精度及测试重复性外,还必须具有良好的抗干扰能力。现场的干扰主要来自于以下几个方面:

(1)试验电源谐波的影响;(2)试验电源电压的不稳定性;(3)试验现场的50Hz同频干扰。

现就以上三方面因素对短路阻抗测试值的影响及消除措施简述如下。311

消除试验电源谐波对测试结果的影响试验用的电源,难免有各种各样的谐波存在,而且谐波分量的幅值是不稳定的。高次谐波对变压器短路阻抗的测试值有较大的影响。设被试变压器在无谐波情况下的短路阻抗值为Z,当施加具有谐波分量的测试电压u=A1sin(Xt+W)+A2sin(3Xt+W1)时,流过变压器的电流为:

i=

123Z

221+29A

313试验现场的50Hz同频干扰

试验现场的50Hz同频干扰主要来自变电所

运行设备的电晕干扰和试验仪器用的220V交流电源耦合到测量回路所产生的干扰。

欲减小试验现场的50Hz同频干扰对短路阻抗测试结果的影响,测试仪器必须从硬件上最大限度地抑制由于220V交流电源耦合引起的同频干扰,当测试现场电晕干扰较大时可采用测试仪器换极性的方法,并适当提高被试变压器的试验电压、电流。

4短路阻抗法测试连接方式

变压器短路阻抗测量采用伏安法。该方法适用

于单相和三相变压器。测试前将变压器的一侧出线短接,短接用的导线须有足够的截面积,并保持各出线端子接触良好,以减小引线的回路电阻。变压器的另一侧施加试验电压,从而产生流经阻抗的电流,同时测量加在阻抗上的电流和电压,此电压、电流的基波分量的比值就是被试变压器的短路阻

(下转第34页)

考虑谐波以后的变压器短路阻抗有效值为:

Zc=

34

(1)保护装置抗干扰性能较差

浙江电力

2000年第1期

保护装置仅有简单反时限过流,其特性已很难满足上述各者之间的要求。同时,厂家承认反时限特性误差较大(特性不好)。其后果将造成某一工况下,保护装置误动作。

鉴于以上原因,应广泛收集资料,调查兄弟单位及制造厂的情况,选择性能完善、运行可靠的微机保护装置,并在条件成熟的情况下予以更换。在未更换以前只能进一步加强检修与调试质量以提高装置的性能。

(收稿日期:1999-07-19)

这个问题在现场比较突出,其一表现在装置的整体抗干扰性能差,比如该装置原使用在高阻接地系统(接地电流为毫安级),而本厂为中阻接地系统,实际上为了满足整定只将接地保护的变换器更换,而集成电路的高增益没有改变,故装置极易受干扰而误动,事后检查却无异常。其二装置信号回路采用可控硅触发,经常误发信号,严重干扰运行人员的正确判断。

(2)保护装置无法满足电机运行要求

电动机运行特性比较复杂,存在起动过流、堵转过流、过负荷等运行工况及短路、缺相等故障;而

(上接第25页)抗。

变压器短路阻抗测试时,通常在变压器的高压绕组侧加压,在低压绕组侧短路。

为保证测试精度,电压测量回路应直接接在被试变压器的出线端子上,以免引 …… 此处隐藏：2522字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……