干式空心电抗器包封受潮对绝缘的影响研究

包封受潮是导致干式空心电抗器匝间绝缘失效的重要诱因,文中通过对故障退运电抗器的解剖分析以及匝间绝缘材料的湿热老化试验,研究包封受潮对干式空心电抗器匝间绝缘的破坏作用。首先,解剖了一台南方地区故障退运的电抗器,利用扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、断裂拉伸试验等对样品的理化性能进行分析,推断受潮后包封内部绝缘的变化过程;然后,进一步对作为匝间绝缘材料的PET聚酯薄膜进行了湿热老化试验,研究了其在不同湿度老化条件下击穿场强、断裂伸长率的变化。研究表明:干式空心电抗器有可能严重受潮,受潮将导致包封内部各绝缘材料的水解,其中聚酯薄膜的耐水解性能很差,极易由于严重水解而导致机械强度的大幅下降甚至完全脆化,并在包封内部应力的作用下破裂从而导致匝间绝缘受损,所以有必要采取措施防止包封受潮并降低包封受潮对匝间绝缘的破坏。     

基于电抗器开断过电压特征分析的匝间绝缘短路故障在线辨识

干式空心电抗器内部包封固化不易拆卸,当出现匝间绝缘短路故障时难以发现,停电检修维修成本较大周期较长,为了能利用运行中的信号在线检测出匝间绝缘故障,提出一种基于电抗器开断过电压特征分析的匝间绝缘故障辨识方法：在电抗器匝间绝缘短路故障分布式参数模型基础上,建立了带有匝间绝缘短路故障的电抗器开断过电压模型,分析匝间绝缘短路故障对电抗器开断过电压波形的影响作用,并利用变分模态分解算法对过电压波形进行频谱分析,最后搭建计及匝间绝缘故障开断过电压仿真模型,对存在不同程度的绝缘短路的电抗器进行开断模拟,获取电抗器开断电压波形及其振荡频率等数据,对波形数据进行分析和特征提取,量化开断过电压最大幅值及振荡频率与绝缘之间的差值,可以有效辨识出匝间短路故障。     

负序方向元件闭锁定子匝间短路保护的应用

1 定子匝间短路产生的原因 发电机在正常运行时,定子绕组由于电晕腐蚀、发热、机械振动以及机械磨损等因素的影响,匝间绝缘将会逐步老化。如一旦遭受雷电波或操作过电压的冲击,便会经受绝缘耐压考验。由于冲击电压波沿定子绕组的分布是不均匀的,且波头越陡,分布越不均匀,故会加速匝间绝缘急速老化,引发定子绕组部分匝间绝缘击穿;其后,在匝间电势作用下,短路绕组内将形成很大的短路环流。因此,定子绕组匝间短路是发电机不容忽视的一种严重故障形式。[第一段]     

匝间短路故障下干式空心电抗器电动力仿真研究

干式空心电抗器运行过程中,由电动力引起的振动现象是其发生匝间短路故障的主要原因之一.为进一步研究电抗器匝间短路故障时电动力分布,利用有限元软件建立了5包封电抗器场-路耦合模型,对正常运行以及发生匝间短路故障的干式空心电抗器的磁场、电流以及电动力分布进行仿真研究.结果表明:正常运行的干式空心电抗器电动力呈现挤压电抗器的趋势;匝间短路发生时,短路匝内部会流过相位落后其余包封电流90°、幅值极大的短路电流;受短路电流及短路匝附近畸变磁场的影响,短路匝上电动力也会急剧增大,且相位也会发生变化.研究工作全面地揭示了电抗器匝间短路故障下工作状态,对电抗器设计和运维提供了理论参考.     

基于功角特性的干式空心电抗器匝间绝缘在线监测技术

干式空心电抗器在长期运行中由于绝缘老化而故障频发,其中匝间短路故障率最高。建立电抗器匝间短路故障等效电路模型,分析了匝间绝缘短路故障引起的电抗器功角变化特性,基于此提出一种基于功角特性的干式空心电抗器匝间绝缘在线监测技术。采用改进中值滤波算法对原始数据进行去噪处理,通过修正理想采样频率法消除了非整周期采样带来的采样误差,利用谐波分析法获取电抗器的功率因数角。试验结果表明,所提技术可以实现对电抗器的少匝匝间绝缘短路故障的有效监测。     

干式空心电抗器匝间绝缘缺陷诊断试验及其解体分析

匝间短路是引发干式空心电抗器起火事故的主要原因。针对疑似匝间绝缘缺陷的干式空心电抗器,本文采用层层推进的试验方式,利用匝间过电压和温升试验、各包封直流电阻和损耗测试及拆解缺陷的方式,逐步确定了匝间绝缘缺陷的位置。结合缺陷位置绝缘介质受损严重程度及其形貌特性,探究了匝间绝缘缺陷试验的灵敏度,并提出了试验建议。研究表明:匝间过电压试验和温升试验检测干式空心电抗器匝间绝缘缺陷的灵敏度很高,其精度在0.1%之内。应当充分重视匝间过电压试验首次试验结果,以免发生误判。若电磁线引出线与星臂连接实现现场拆装,则匝间绝缘缺陷的现场检出率便可大大提高。     

一起35 kV干式空心电抗器故障分析

结合干式空心电抗器的绝缘材质、运行环境及运行方式的瞬变,对一起35 kV干式空心电抗器故障原因进行分析,发现导致故障发生的主要原因是电抗器的绝缘材质耐热等级低和电容器组的频繁投切导致绕组局部匝间绝缘击穿,造成电流急剧增大,大电流产生高温诱使绕组绝缘相对薄弱处发生匝间短路.并针对性提出故障防范措施,为电抗器的安全运行提供保障.     

500 kV高耦合分裂电抗器内部过电压计算与分析

随着电力系统的不断发展,短路电流逐渐增大,基于高耦合分裂电抗器的并联开断及限流技术是近年来兴起的一种解决短路电流超标问题的新途径。高耦合分裂电抗器作为核心部件,其内部的匝间及臂间过电压情况是绝缘设计的关键。本文简要介绍了高耦合分裂电抗器的结构特点,以线匝为单元建立了电抗器每个线匝的端部电压电流方程组,结合外部施加的电压情况对方程组进行求解,最后得到了电抗器内部线匝的电位及臂间电压分布情况。计算结果表明,双臂通流工况下,匝间电压分布没有明显的规律,包封端部的臂间过电压最大,中部过电压最小;单臂限流工况下,匝间电压分布更均匀,端部的匝间过电压最大,匝数差异较大的相邻包封臂间电压分布较均匀,电压峰值很小,匝数差异较小的相邻包封中部的臂间电压较高。     

匝间短路故障下干式空心电抗器振动特性研究

干式空心电抗器运行时长期处于振动状态,其振动特性可以反映电抗器运行状态.匝间短路是导致干式空心电抗器损坏的主要故障,目前缺少有效的故障监测手段.为进一步研究电抗器匝间短路故障时振动特性变化,利用激光多普勒测振系统,结合仿真对正常运行及匝间短路故障下的干式空心电抗器振动分布进行研究.结果表明:正常运行的干式空心电抗器电动力呈现挤压电抗器的趋势,其包封端部振动速度大于包封中部;匝间短路发生时,受短路电流及短路匝附近畸变磁场的影响,短路匝上电动力也会急剧增大,导致短路匝附近的振动速度增加.研究工作全面地揭示了电抗器匝间短路故障下振动特性变化,对研究基于振动特性的电抗器状态监测方法提供了参考.     

基于损耗因数的干式串联电抗器匝间绝缘状态监测技术

无功补偿成套装置中的串联电抗器采用固体绝缘结构,针对其运行中匝间短路故障频发且检测手段不足问题,提出了基于损耗因数的串联电抗器匝间绝缘监测技术.分析了串联电抗器发生匝间短路故障的原因,建立电抗器匝间短路等效电路,针对其故障特征研究了电抗器匝间短路监测的技术方案,并通过有限元仿真软件验证了所提方案的可行性和有效性.     

热场仿真和高频脉冲震荡法分析电抗器事故

针对一起35kV干式电抗器单相接地故障,分别进行直流电阻预试、高频震荡脉冲匝间绝缘测试及返厂解剖,发现第5层包封区域存在严重匝间短路。电抗器匝间短路会导致导线熔断,使得常规预试项目存在局限性。对故障35kV干式电抗器进行COMSOL有限元热场仿真,电抗器的温度分布结果表明,电抗器在运行时的最热点位于第6层包封,温升约为73.8K,此外第5、7、14、15层包封的温升也明显高于其他包封,容易使绝缘劣化导致设备故障。通过对故障电抗器的试验进行分析及热场仿真,可以为设备的设计、制造及日常检修、维护提供参考依据。     

基于功率因数法的干式空心电抗器匝间短路故障检测研究

干式空心电抗器广泛应用于电力系统中,其发生匝间短路是最常见的故障,为减少因短路故障造成的损失,增加电抗器匝间短路故障在线检测的准确性,本文提出了基于功率因数法的匝间短路故障在线检测方法。本文基于电磁场理论对电抗器正常工作及匝间短路时电抗器功率因数变化进行理论分析,采用ANSYS Maxwell建立有限元模型仿真计算功率因数变化情况,并以1台13包封共41层线圈的电抗器样机为基础在不同电压等级下进行试验验证,最终结合仿真与试验结果,验证检测方法的可行性。     

局部放电条件下干式空心电抗器匝间绝缘的电老化特性研究

为研究干式空心电抗器匝间绝缘的电老化规律,进行了干式空心电抗器匝间绝缘模型试样的起始局部放电电压及击穿试验。采用恒定电压法及阶梯电压法进行了局部放电发生后干式空心电抗器匝间绝缘的电老化寿命试验,求得两种老化方式下的电老化反幂寿命方程。分析并试验验证了两个寿命方程存在差别的原因,并修正了局部放电发生后恒定电压下干式空心电抗器匝间绝缘模型试样的电老化反幂寿命方程。研究结果表明:发生局部放电时,干式空心电抗器匝间绝缘的电老化规律不符合反幂寿命模型,耐压寿命指数N及常数C随着试验电压的升高而增大;各种过电压下可能出现的局部放电对干式空心电抗器匝间绝缘材料的危害很大,可以通过改进制造工艺提高起始局部放电电压、选用耐局部放电能力强的绝缘材料作为匝间绝缘或者加装过电压抑制装置限制过电压幅值等方法延长干式空心电抗器匝间绝缘的使用寿命。     

干式空心电抗器包封全包覆现场处理技术研究及应用

干式电抗器在运行中频繁发生烧毁事故,烧毁的主要原因是匝间绝缘失效并短路。为了解决该问题,供电局采用多种措施,如"穿衣戴帽"、表面喷涂RTV、加装防鸟栅、禁止电抗器叠装等,但是均未有效根治干式电抗器匝间短路并烧毁的问题。本文开发一种利用硅橡胶涂料对电抗器包封表面进行喷涂处理的技术,该技术有效克服了干式电抗器包封气道狭窄的问题,对电抗器进行包封防潮处理,通过实际应用,证实了该技术的有效性和实用性。     

10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间绝缘试验方法分析及应用

针对10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间短路故障频发的问题,分析了直流电阻测量法、阻抗测量法和高频脉冲振荡电压检测法的原理.人工短路试验数据表明直流电阻测量法和阻抗测量法对一匝匝间短路等轻微的故障检测灵敏度不高.而高频脉冲振荡电压检测法的相关计算表明,匝间短路会引起线圈电阻值和电抗值发生较大变化.电抗器电压波形振荡频率增大,衰减速度加快,衰减周期减小.利用高频脉冲振荡法对空心电抗器的匝间绝缘进行试验,通过比较分析电压振荡波形,能有效检测匝间短路.最后通过大量的现场试验,成功发现了多起10 kV及35 kV干式空心电抗器匝间短路故障,验证了高频脉冲振荡电压法检测干式空心电抗器匝间短路故障的有效性.     

探讨干式电抗器匝间短路故障与漏磁场的关系

干式电抗器经常发生事故,事故分析表明,所有烧毁的电抗器都发生过匝间短路故障,依据麦克斯韦方程可知,发生匝间短路故障的电抗器等效于一台干式空心自耦变压器,低压侧匝数很少,变比很大,短路环中电流密度远超过正常的设计值,短路环会严重过热而烧毁电抗器,引起火灾。为了及时发现干式电抗器的匝间短路故障,本文通过研究三相品字形布置的干式并联电抗器对称中心位置的不平衡磁通在电抗器发生匝间短路故障前后的变化分析该组电抗器的健康状态,并且通过模拟匝间短路试验的方法检验这一论证结果,说明品字形布置干式电抗器匝间短路故障与对称中心位置漏磁场变化量之间存在的关联关系。     

基于行波反射的干式空心电抗器匝间短路故障诊断方法研究

匝间短路是干式空心电抗器的主要故障类型，目前缺乏有效的离线检测手段以在投运前及时发现潜在的故障。本文基于多导体传输线理论搭建干式空心电抗器绕组的分布参数模型，模拟脉冲信号注入后的折反射过程，研究匝间短路对绕组首、末端响应信号的影响规律。在此基础上提出以响应信号绝对值的积分值构建特征波形，并从中提取特征值对绕组的匝间绝缘状态进行诊断。结果表明：本文基于波过程及多导体传输线理论提出的4组特征值法试验结果与仿真计算结果一致，通过对不同结构电抗器模型进行仿真计算，发现不同结构电抗器发生匝间短路故障时的特征值变化趋势也一致，因此上述方法可应用于不同结构电抗器匝间短路故障的诊断。研究成果可为干式空心电抗器匝间短路故障严重程度和区域定位的诊断提供指导。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测原理及试验分析

笔者利用有限元法分析计算了干式空心电抗器线圈的自感、互感及涡流损耗等电磁参数,分析了存在匝间绝缘短路的电抗器在不同频率电源作用下整体电感的变化规律。在分析的基础上,提出的脉冲振荡电压法是适用于干式空心电抗器匝间绝缘故障检测的一种有效试验方法,并设计和研制出一套电抗器匝间绝缘检测设备。通过对绝缘完好和存在匝间短路状况下的两组电抗器试验电压与电流的波形的比较,验证了电抗器匝间绝缘状况检测方法的有效性。     

干式空心电抗器匝间绝缘故障对总体特性的影响及检测方法

论述了干式空心电抗器匝间短路对工频参数和高频参数的影响,分析了匝间短路时的电抗器频响特性,介绍了对匝间绝缘故障进行检测的方法。     

油浸式变压器绕组匝间短路故障对其内部电场分布的影响分析

油浸式变压器作为电力系统的关键电气设备,其内部故障可能会影响变压器的安全运行。其中绕组短路故障是影响变压器绝缘劣化的重要因素之一,长期运行可能引发变压器内部发生局部放电,严重时可导致绝缘击穿或发生沿面放电。因此研究变压器绕组匝间短路故障附近电场强度的变化规律具有重要的意义。本文以S9-M-10000/10型号的油浸式电力变压器为对象,仿真分析不同类型绕组短路故障对其内部电场分布的影响。仿真结果表明正常运行的变压器内部油隙撑条帘处及高低压绕组两端部电场强度较强;发生匝间短路故障后,绕组短路位置的电场强度呈现先减小后增大最后趋于稳定的趋势;随高压绕组首端短路匝数的增加,局部最大电场强度增大,匝间短路局部电场畸变越明显,且短路位置距离油隙撑条帘越近电场强度畸变越明显。本文仿真结果可为解释绕组匝间短路故障对变压器内部电场的影响程度提供参考。