一起110kV变压器短路故障分析与诊断

针对一起变压器突发短路事故,从故障录波、保护动作情况等方面进行分析,初步判断变压器低压侧出线短路故障电流冲击引起绕组变形发生匝间短路是导致变压器跳闸的主要原因,并对故障变压器进行绝缘电阻测试、油气色谱分析、短路阻抗试验、绕组变形频响测试等诊断性试验,试验数据验证了诊断结果。     

单相变压器首端匝间短路电磁振动特性研究

针对单相变压器首端匝间短路问题,研究不同匝间短路比例下电磁振动特性,利用电磁耦合原理建立变压器匝间短路状态方程,仿真模拟不同短路比例下电磁参数及振动加速度变化,结果说明在不同比例匝间短路故障下,短路绕组电流方向改变、幅值变大,未短路绕组电流改变较小;内部漏磁增加,且短路绕组对应区域漏磁增加明显;由于电流及漏磁增加致使绕组振动加剧,随着匝间短路比例的提高,变压器电磁参数及绕组振动加速度进一步改变。最后,搭建匝间短路动模实验平台,测量变压器首端不同比例匝间短路故障下绕组电流及振动加速度,对比仿真结果与实验数据,验证了建模的有效性及所得结论的正确性。     

单相变压器匝间短路电磁特性研究

针对变压器匝间短路导致的内部电流剧增与励磁问题,研究变压器匝间短路时电流、主磁通及漏磁通特性。建立变压器匝间短路模式下的时域微分电路方程,基于能量扰动原理计算绕组电流,仿真模拟原、副边绕组不同匝间短路位置、不同短路比例及不同负载下的绕组电流和铁芯磁通及绕组漏磁通。研究电流及磁通变化规律,并分析其主要影响因素,利用铁芯磁通表征变压器励磁饱状态。结果表明,变压器额定运行原边绕组发生匝间短路(匝数比例为0～10%)时,原边端口电流增大到0～4倍,短路电流约增为正常原边端口电流的23倍;副边绕组发生同比例匝间短路时,原边端口电流增大到0～3倍,短路绕组电流约增为正常副边端口电流的14倍。同时,铁芯励磁局部饱和,绕组漏磁增大;伴随负载率降低,铁芯励磁饱和程度加深;短路比例升高,绕组漏磁通增大。搭建变压器匝间短路试验平台,量测相关电流参数,并与仿真所得电流数据比对,验证所得结论正确性,从而为变压器匝间短路的保护设计与整定提供依据。     

一种基于电流比变化量的变压器匝间短路保护方法

变压器匝间短路特别是少匝数短路时,现有保护很难检测并发现故障。基于变压器绕组两侧电流比值与两侧绕组匝数比值之间的对应关系,提出了一种电流比变化量匝间保护方法,构建了保护动作判据。该方法不仅能躲过变压器内部相间故障及变压器外部短路的影响,还能区分匝间短路故障相,具有很高的保护灵敏度。通过对试验变压器进行的内部匝间短路试验,验证了所提方法的有效性。     

匝间短路故障下电力变压器绕组的物理特征分析

电力变压器绕组匝间绝缘状态与其安全运行水平密切相关,揭示单匝短路故障时绕组的多物理场特征有利于获取匝间绝缘状态信息,以避免设备损坏事故的发生。针对在实际试验研究中变压器绕组单匝短路系列故障设置困难问题,采用ANSYSElectronicsDesktop有限元仿真软件建立与实际变压器一致的"场–路"耦合模型,并导入Workbench协同仿真平台,进行"电磁–结构"与"电磁–热"的多物理场耦合仿真分析。通过在变压器模型外电路中设定二次绕组某时刻发生单匝短路故障,仿真研究该故障变压器的电磁、机械及温度等多物理参数变化特征及分布规律,得到故障情况下绕组受力情况及易变形部位,同时通过分析线匝损耗及绕组温升情况,得到匝间短路故障对变压器的危害主要在于损耗温升导致绝缘劣化而非受力变形,为电力变压器抗短路能力提升措施应用及其匝间短路故障在线检测和保护技术研究,提供理论依据。     

变压器绕组匝间短路振动特性分析

正建立电磁耦合模型,分析绕组振动特性,仿真计算变压器在不同负载率下的绕组端口电流、振动特性与短路比例的关系。搭建单相变压器绕组匝间短路动模试验平台,对绕组端口电流及振动参数进行量测,并将量测结果与仿真数据进行对比,验证所得结论的适用性。变压器在电力系统中承担电压转换、电能分配的作用,其正常运行对整个电力系统的稳定性和可靠性具有重要意义。绕组匝间短路故障是变     

暂态过电压检测电力变压器绕组匝间短路故障

变压器在运行过程中,其内部初始故障最终有可能发展成灾难性事故,导致设备停运和电网停电,绕组变形被认为是变压器内部的最主要的故障之一。利用变压器运行时遭受过电压信号冲击的特性,提出利用暂态过电压可实现绕组变形故障的在线检测。首先,介绍了该方法的基本原理,在此基础上搭建了验证性试验平台,进行了匝间短路故障模拟试验。试验结果表明,该方法在一定程度上可实现绕组匝间短路故障的检测,具有一定的参考价值。     

用空载试验和短路试验判断变压器局部短路故障

1 引言 变压器出现铁心局部短路或绕组匝间短路的故障后,可以通过空载试验与短路试验测取绕组相应的电流,然后根据电流的情况就能判断出故障所在相.从而进一步查明是该相的铁心局部短路,还是该相高压绕组或低压绕组匝间短路,以避免盲目的拆卸与检查.     

变压器一次侧匝间短路参数与特征分析

变压器作为电力系统中传送电能的关键设备,其一次侧发生匝间短路产生的故障电流将对变压器本身、发电机和电网产生较大冲击,影响电力系统的电能质量和稳定性。针对变压器匝间短路电流计算问题,通过试验变压器的稳态和暂态实测数据在三维有限元软件FLUX中建立仿真模型,基于此模型,进行不同匝数和位置的匝间故障仿真。同时考虑绕组自感、互感与短路匝数及位置的关系,提出了一种根据回路电压方程组计算故障电流的方法。与FLUX得到的仿真结果对比,验证了计算方法的正确性。最后通过FLUX软件的后处理功能对比研究了变压器发生不同类型匝间短路后的内部电磁场变化规律。     

基于电热特性融合分析的油浸式变压器匝间短路故障辨识方法

已有的变压器匝间短路辨识方法主要依据绕组电流、阻抗或者油中溶解气体等单一类型信号,难以实现对故障位置的准确诊断,特别对少量匝数短路的辨识效果较差。综合考虑绕组电流、绕组热点温度和油温等变压器电热特征参数,提出了基于电热特性融合分析的油浸式变压器匝间短路故障辨识方法。该方法的主要思路为:运用数字孪生技术建立变压器物理实体的数字孪生体,应用多物理场仿真推演数字孪生体在不同运行断面、不同匝间故障条件下的电热特性参数变化规律,选取绕组电流、绕组热点温度等电热特征参数,建立基于孪生体故障样本数据驱动的匝间短路故障诊断模型。以31.5MVA/110kV变压器为例进行了仿真分析,结果表明本文提出的基于电热特性融合分析的匝间短路辨识方法可以实现对变压器早期潜伏性匝间故障的有效诊断,整体准确率可达94%。     

永磁同步电机定子匝间短路故障阻抗参数分析

分析了正常和匝间短路故障状态下永磁同步电机(PMSM)等效电路模型,建立了PMSM的有限元分析模型,提出了故障状态下故障匝和正常匝电感的计算方法,得到了电机绕组电感、电流和输出转矩等参数与短路匝数的关系。分析结果表明故障状态下的转矩波动变大而平均值基本不变;三相绕组电流都会增加而发生短路故障的绕组相电流的增加幅度远大于正常相,短路电流随短路匝数的增加而减小;正常相的绕组电感基本不变,而故障相的绕组电感和短路匝的电感与短路匝数的平方有关。     

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。     

变压器绕组变形的扫频短路阻抗法研究

针对变压器因绕组变形而产生故障问题,分析了现有短路阻抗法和频响法检测绕组变形手段的特点和不足,研究了扫频短路阻抗法的基本原理和测试接线方式,在模型变压器上进行了绕组层间短路、绕组匝间短路等不同情况的试验测试,初步验证了该方法的有效性。以某220 kV变压器为测试对象,采用扫频短路阻抗法进行了变电站现场测试工作。该方法测试结果能够提供更多的测量参量,为绕组变形的研判提供了更多的参考依据,是一种很有价值的变压器绕组变形测试方法。     

基于场路耦合的变压器绕组匝间短路电磁谐响应分析方法

变压器绕组匝间短路会造成绕组结构严重变形甚至烧毁,从而影响到设备乃至系统的安全稳定运行。基于场路耦合原理建立单相变压器三维有限元模型,研究变压器空载运行绕组匝间短路问题,通过分析绕组不同位置匝间短路时的电流、磁通以及受力情况,研究变压器励磁与绕组受力的对应关系,并总结其变化规律。在此基础上,搭建变压器绕组匝间短路动模实验平台,测试短路绕组振动加速度,通过对比仿真结果与实验数据,验证了本文方法的正确性与有效性。     

单相双绕组变压器匝间短路故障诊断

针对现有方法无法对变压器匝间短路故障的发生时刻及其严重程度同时实现诊断,提出了基于电类特征信号提取的故障诊断方法。在对单相双绕组变压器匝间短路后其输出响应进行分析的基础上,对变压器匝间短路故障的产生进行了建模和仿真;通过提取变压器一、二次侧电流信号的时域故障特征对故障发生时刻进行了诊断;基于此再结合相应电流信号的频域故障特征,采用曲线拟合与数据库比对的方法对匝间短路故障程度进行了有效诊断。仿真和测试结果表明,进行诊断后的结果符合预期的目标。     

基于重复脉冲法的变压器绕组匝间短路故障诊断

针对变压器绕组轻微匝间短路故障难以检测的问题,提出利用重复脉冲法的特征曲线进行匝间短路故障诊断的方法。分析了脉冲信号在变压器绕组内的传播过程,建立了反映该传播过程的变压器绕组分布参数电路模型,推导了发生匝间短路后波阻抗的变化规律。通过在变压器绕组一端输入一个低压脉冲,在另一端采集响应特性曲线,结合绕组匝间短路前后的2条响应特性曲线得到其特征曲线。分析特征曲线是否突起以此来判断是否发生匝间短路故障,从而实现故障诊断,而特征曲线的突起程度反映了绕组短路故障的严重程度。结合人工神经网络算法,对所提方法的故障识别率进行分析,仿真样本分析显示其故障识别率可达95%左右。仿真和实例分析结果表明了重复脉冲法对诊断变压器绕组匝间短路故障的可行性及准确性。     

近区短路电流冲击后大容量变压器故障诊断

文中介绍一起受到近区短路电流冲击的大容量三绕组变压器故障诊断过程,指出变压器内部发生股、匝间短路时,变压器绕组受到冲击电流产生的电应力作用发生移位及变形。油色谱、直流电阻、变比、电容量、绕组变形测试以及空载、短路试验在判断变压器性能方面均有不同作用。尤其是通过比对变压器绕组的电容量历史数据或同型号变压器电容量数据并结合直流电阻及变压比测试数据,可以有效发现变压器绕组移位变形故障。     

一起220 kV变压器匝间短路故障诊断与分析

文中对一起220 kV变压器匝间短路故障进行分析,从保护动作、诊断试验以及解体检查3个维度,对变压器典型匝间短路的故障特征及诊断过程进行介绍。纵联差动和增量差动保护提示A相绕组存在匝间或高阻接地故障;低电压空载和绕组变形试验表明A相存在匝间短路或磁路故障;变比测试提示高压绕组存在匝间短路。解体检查发现A相高压绕组确实存在匝间短路故障,验证了所诊断分析的结论。     

基于功率因数角的接地变压器匝间短路故障辨识

接地变压器可为中压不接地系统提供经消弧线圈接地或经接地电阻接地的中性点，其运行状态直接影响电网的安全与稳定。绕组匝间短路是接地变压器常见的故障类型，它会造成设备烧毁，引发停电事故。由于接地变压器的特殊结构，现有变压器故障诊断方法无法有效辨识接地变压器绕组匝间短路故障。针对此问题，提出了基于功率因数角的接地变压器匝间短路故障在线辨识方法。首先，建立了接地变压器等效电路；然后，分析了接地变压器不同相绕组发生匝间短路故障时功率因数角的变化规律，依据这一规律可实现接地变压器匝间短路故障及其相别的在线辨识；最后，在ANSYS软件中进行实例仿真，验证了所提方法的有效性。     

电力变压器绕组变形测试

电力变压器在运行过程中不可避免地要遭受各种故障短路电流的冲击。利用TDT型变压器绕组变形测试仪对变压器绕组进行测试,根据变压器绕组的幅频响应特性曲线,采用纵向比较法、横向比较法、相关系数法、以及电气试验和溶解气体分析等对变压器状态进行综合评价。