干式空心电抗器匝间绝缘故障位置与电气参数之间关系

为了求得干式空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测的有效方法,建立空心电力电抗器匝间绝缘短路故障时的等效电路模型,给出了等效阻抗、等效电抗、等效电阻及损耗因数4个电气参数的计算方法。分别对不同匝间绝缘短路故障位置下串联和并联空心电抗器的电气参数进行计算,并对不同温度下各个电气参数的变化进行了研究。结果表明:在相同故障位置下串联空心电力电抗器参数变化的范围明显大于并联空心电力电抗器的变化率范围,且损耗因数的变化最大,其次是等效电阻,而等效电抗和等效阻抗的变化很小;同时发现随着电抗器导线温度的升高,空心电力电抗器发生匝间绝缘故障时的电气参数变化都在逐渐减小。建议选择损耗因数作为干式空心电力电抗器匝间绝缘故障监测的电气参量,为干式空心电力电抗器匝间绝缘故障在线监测提供了理论依据。     

干式空心串联电抗器匝间短路故障特征研究

干式空心串联电抗器是电力系统无功补偿回路中的重要电气设备,其主绝缘通常采用环氧浇注结构,在实际研究中其匝间绝缘故障设置困难、试验验证成本高。为了监测是否发生匝间短路故障、提高在线监测灵敏度,借助有限元软件Comsol仿真研究了电抗器发生匝间短路时各电气参数的变化情况。首先仿真计算正常状态下电抗器的电感值和电流值,通过与解析计算结果进行比较,验证所建模型的正确性。然后在不同位置分别设置匝间短路故障点以得到电抗器各线圈层电流。最后得出其等效电阻、等效电抗、等效阻抗、功率因数、损耗因数等电气参数的变化情况。仿真分析结果表明:电抗器匝间短路故障点的位置不同,各电气参数变化率也不同,其绝对值由端部向中部、由内层向外层呈现增大趋势,且损耗因数和功率因数变化率较大,对匝间短路故障反应灵敏,可用于干式空心串联电抗器匝间短路故障的在线监测与保护。     

干式电压互感器匝间绝缘监测参量仿真研究

为得到干式电压互感器一次绕组匝间绝缘故障的有效在线监测参量,首先推导出一次绕组分布电阻、电感及电容估算公式,根据某型号干式电压互感器结构参数估算其一次绕组分布参数,得到了等效电抗、等效阻抗模和功率因数3个电气参数计算公式。计算一次绕组不同位置出现单匝、多匝短路故障前后的电气参数,分析其变化规律。结果表明：发生匝间故障时,功率因数的相对变化量最大,等效电抗及等效阻抗模的相对变化量较小;匝间短路位置位于中层中部时电气参数相对变化量达到最大;多匝短路故障时电气参数相对变化量大于单匝短路。建议将功率因数作为干式电压互感器一次绕组匝间绝缘故障的在线监测量。     

基于损耗角特性监测干式空心电抗器绝缘故障仿真研究

空心电力电抗器在电力系统中经常出现绝缘故障,并且在故障出现前期不易被发现,导致电抗器长时间匝间短路直至烧毁。本文提出一种利用计算损耗角δ在电抗器运行及短路状态下变化的方法对电抗器绝缘故障进行监测。以一台11kV空心电力电抗器为研究对象,编程计算电抗器绝缘故障时各种电气参数并与正常工作参数做对比。仿真结果表明:发生绝缘故障时,电抗器的损耗角δ、等效阻抗、电阻等参数中变化最显著的是损耗角δ;电气参数的变化量会随着电抗器短路匝半径的变大而变大;短路匝位臵越接近电抗器中部,数值变化越明显。     

故障位置和频率对干式空心并联电抗器参数的影响

为了探究干式空心并联电抗器匝间短路后的参数变化,建立了匝间短路故障下的等值电路模型,计算了不同频率、故障层、故障高度下等值电阻和等值电感的变化量。结果表明,随频率的升高电抗器匝间短路引起的等值电感和电阻变化量增加,尤其在外部中间层位置短路时变化量最为明显。因此在电抗器的日常监测中,应重点加强在高频电压下电抗器外层包封的电气参数测量。     

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。     

基于电压、电流不平衡度差值的干式变压器匝间短路故障识别方法

干式变压器绕组发生轻微匝间短路时,相电压、相电流等电气量变化甚微,不能作为表征匝间短路故障的敏感特征量,导致相应保护措施缺失,运行过程中设备烧毁事故时有发生。通过建立干式变压器“场-路”耦合仿真模型,利用实际试验和工程计算获取的状态参数,验证模型的准确性。通过建立和分析其绕组匝间短路故障数学模型,提取相电压、相电流不平衡度标幺值的差值,作为判断匝间短路故障的特征量。通过仿真分析不同工况下其绕组发生匝间短路故障时不同电气量的变化情况,论证了所提新故障特征量不仅能提前感知绕组匝间短路故障,而且能够克服固有的三相不对称及不平衡运行带来的影响,有效性、灵敏性兼顾,为实时监测干式变压器绕组匝间绝缘状态提供一种新方法。     

基于有限元方法的35kV干式空心并联电抗器匝间短路保护特征量的研究

基于有限元方法并结合现场试验开展了35kV干式空心并联电抗器匝间短路保护特征量的研究,研究结果表明,35kV干式空心并联电抗器匝间短路时电抗器的电压幅值变化不大。     

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。     

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。     

匝间短路干式空心并联电抗器电气参数变化

以一台BKK-20000/63干式空心并联电抗器为例,对不同类型和不同位置匝间短路故障下电流和功率因数变化量进行了数学解析。     

空心并联电抗器匝间故障三阶段特性分析及综合保护方法

空心并联电抗器匝间故障频发以及有效保护技术的缺乏,导致了许多着火燃烧事故。文中以多起故障案例动态录波数据为基础,综合模型匝间短路静态特性测试,以及空心线圈电磁感应特点分析,提出了并联电抗器匝间故障发展过程中出现的具有内在发展机理和外在显著电气特性的"三阶段特性"理论。指出了匝间短路环流巨大是故障发展迅速、产生巨大有功损耗以及电感损失的直接原因,进而分别提出了匝间短路初始阶段、快速发展阶段以及平衡阶段有效灵敏的保护方法。最后,通过真实模型匝间短路试验分析,证明所提保护方法能够快速可靠识别匝间短路故障。     

干式空心电抗器匝间短路汇流母排电流变化规律的研究

干式空心电抗器故障发生最多而又难以检测的是匝间短路故障,除了单根导线绕组的匝间短路外,还有多根导线绕组相互间的匝间短路,而对于电抗器后者故障的研究与保护目前几乎处于空白。针对此问题,文中提出了汇流母排不平衡电流法测绕组间短路,建立了电抗器不同绕组间短路的短路模型,并对其进行了数值仿真,最后实验测量单相干式空心电抗器各汇流母排之间的不平衡电流,验证汇流母排不平衡电流法的可行性。实验发现:不同的导线绕组间发生匝间短路后,短路位置越靠近电抗器端部母排电流测量位置其不平衡电流越大;短路位置越靠近电抗器中部母排电流测量位置其不平衡电流越小;且单相干式空心电抗器发生短路时汇流母排不平衡电流值远远大于单相电抗器短路时总电流变化值。相比于目前依托于单相总电流变化引起的三相零序不平衡电流检测匝间短路故障灵敏度得到极大提高。     

不同频率激励下干式空心电抗器匝间绝缘缺陷振动分布特性

干式空心电抗器匝间短路故障频发,危害严重。为此深入研究了干式空心电抗器的振动分布特性,以期提出新的故障检测方法。搭建了干式空心电抗器振动测量实验平台,使用激光多普勒测振仪,对不同频率电流激励下干式空心电抗器匝间短路故障前后振动信号进行测量,得到振动分布曲线。结果表明：匝间短路故障引发的电流变化会显著改变干式空心电抗器振动分布;短路匝附近的振动速度急剧增大,且增大幅度与短路匝电流成正比;利用二阶中心差分法对振动分布数据进行处理,可以准确定位至故障位置。该研究工作验证了基于振动分布特性的干式空心电抗器故障检测方法的可行性,并为其提供了参考。     

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.     

匝间绝缘故障对干式空心电抗器电感参数影响的仿真研究

干式空心电抗器存在匝间故障时,主要对其电感参数造成影响,准确计算空心电抗器不同位置处故障电感参数变化量,对分析空心电抗器故障位置具有很重要意义。文中分别采用解析法和有限元法计算一个完整电抗器线圈电感参数,确定计算结果的准确性,然后采用有限元法模拟线圈匝间短路,针对不同短路位置,计算线圈电感变化量。结果表明:同一故障位置,越靠近外侧对电抗器整体电感参数影响越大;同一层不同故障位置,越靠近中部对电抗器整体电感参数影响越大。通过电路仿真,不同位置处故障,所测波形的衰减频率的不同,验证了电抗器匝间绝缘检测的有效性。     

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。     

特高压交流输电系统中110kV并联电抗器试验及匝间短路保护问题辨析

特高压交流输电系统中110kV干式空心并联电抗器在试验、工艺及匝间短路保护等相关方面存在诸多问题。通过与变压器等产品进行横向比较,指出存在的问题主要是由于干式空心并联电抗器特殊的产品结构所引起。为完善并规范干式空心并联电抗器试验项目,解决特高压交流输电系统中面临的实际问题,以电抗器产品技术协议和相关标准为主要依据,结合工厂惯例,借鉴已有研究结论,对存在的问题逐一进行辨析,指出:110kV干式并联电抗器例行试验体系缺乏完整性,建议在产品例行试验中增加并完善小电流分布测试方法及判据要求,规定导线允许电流密度作为绕组工艺分散性控制指标;雷电全波冲击试验作为例行试验代替绕组匝间耐压试验,采用3次负极性(不采用正极性)全波电压进行绕组内(匝)绝缘耐压试验考核,理论上可不要求进行截波冲击试验;绕组局部放电试验不适用,但应在现行工艺条件下(如不采用整体真空压力浸渍工艺),适当控制电抗器绕组表面爬电距离,按无局部放电进行外绝缘设计;借鉴发电机定子绕组匝间短路的横向差动电流保护原理可提高电抗器绕组匝间短路故障检测灵敏度。     

一起35kV干式并联空心电抗器故障分析

干式空心并联电抗器因干式无油、安装简单、维护量小、运行成本低等优点受到广泛使用,然而在运行中也存在着不少问题。宝安换流站曾发生一起干式空心并联电抗器因匝间短路着火故障,在此对电抗器接线方式、保护报文和故障录波等情况进行分析,推断故障发展的过程。同时介绍了故障电抗器解剖情况,并对提高干式空心并联电抗器的安全运行可靠性提出了一些建议。     

干式空心电抗器匝间绝缘检测技术

干式空心电抗器匝间常出现绝缘故障,直接地影响到干式空心电抗器运行的稳定性。本文分析干式空心电抗器匝间绝缘故障,提出干式空心电抗器匝间绝缘检测方法,并开展干式空心电抗器匝间过电压实验;然后分析干式空心电抗器匝间常见绝缘故障,提出干式空心电抗器运行维护策略。分析得到,匝间绝缘故障是干式空心电抗器最常见故障,其主要原因是散热不良、绝缘材质裂化、结构工艺问题等。实践证明匝间绝缘检测技术是检测干式空心电抗器匝间绝缘故障的一种有效方法。