干式空心并联电抗器绕组匝间绝缘故障特征分析

本文通过有限元软件建立仿真分析模型,研究干式空心并联电抗器绕组匝间绝缘故障的物理特征,探寻便于故障监测的敏感状态量。首先在有限元仿真软件中建立基于实际电抗器的“场-路”耦合模型并验证正确性,之后在其绕组不同层、不同高度位置设置匝间绝缘故障,研究回路总电流、等效阻抗、有功功率损耗等电气特征量随故障位置的变化规律,并分析空间磁感应强度和绕组受力的变化情况。结果表明：所研究的电气特征量变化率随绕组单匝匝间短路位置的变化而变化,在径向上呈现从内层到外层增大的趋势,在最外层有所减小,在轴向上由绕组中部向端部逐渐减小。绕组单匝匝间短路状态下的空间磁感应强度和故障绕组受力明显增大,等效电阻、功率因数和有功功率损耗的变化率均在500%以上,变化显著且方便获取,可作为干式空心并联电抗器匝间绝缘故障的在线监测量。     

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。     

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。     

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。     

基于有限元场路耦合的十二相整流发电机 系统定子匝间短路分析

为研究十二相整流发电机系统在定子绕组匝间短路时的运行情况,建立了基于有限元场路耦合仿真的十二相整流发电机系统模型,该模型综合考虑了齿槽效应、谐波等的影响,具有较高的精确度,适用于系统的发电机故障和整流部分故障的研究。根据所建立的模型,对十二相整流发电机系统定子绕组匝间短路故障进行了研究,通过分析故障状态下系统的负载电压、相电压、相电流、短路电流等的变化特点,说明定子绕组匝间短路故障对系统产生的影响。通过仿真与实验结果对比,验证了该文所建模型的合理性和正确性。     

匝间短路故障对永磁同步电机定子侧电流影响分析

定子绕组的匝间短路故障是永磁同步电机最为常见的故障之一,故障发生时被短路部分绕组中将会产生较大的电流,这将对电机的安全运行造成巨大威胁。为实现匝间短路的故障诊断,将分析匝间短路故障对电机定子侧电流的影响。通过有限元仿真和试验测试获取不同匝间短路严重程度下的定子侧电流,从电流不平衡度、负序电流和小波能量谱三个角度分析匝间短路故障对电机定子侧电流的影响。分析结果表明,当短路匝数增加、故障点接触电阻减小时,电流不平衡度、负序电流和小波能量谱中的D1频段能量变化率都将增大。因此,这三个指标的增加可以作为匝间短路故障的判断依据。     

应用有限元分析电力变压器绕组匝间短路的暂态特征

电力变压器做为变电站的关键核心设备,是电力系统安全稳定运行的基础,直接影响着供电可靠性.为了通过数值仿真方法重现电力变压器绕组单匝短路时的暂态过程,从而探讨验证故障机理,预测短路电动力,寻找与变压器绕组匝间短路密切相关的电气状态量,作者采用ANSYS E-lectronics Desktop有限元仿真软件建立与实际变压器一致的"场-路"耦合仿真模型,将变压器的空载损耗、空载电流、负载损耗及短路阻抗等性能参数的仿真值、解析计算值以及试验值做对比,在验证模型可靠准确的基础上,仿真研究变压器二次绕组在轴向与径向不同位置发生单匝短路时电磁参数、线匝受力和绕组损耗等暂态特征,并分析参数最大变化率及对外显示敏感程度,为变压器抗短路能力提升措施的研究提供理论依据,以及为配电变压器匝间绝缘在线监测、故障诊断与保护控制提供有利帮助.     

机电复合故障下汽轮发电机转子振动特性分析

针对汽轮发电机机械、电气故障间的交叉影响,采用气隙磁导法建立了发电机气隙磁场模型,分析了多种故障引起的作用于转子的不平衡力以及机电复合故障状态下的转子振动特征。数值仿真表明:转子绕组匝间短路故障与转子基频振动幅值间并不是单一的对应关系。最终得出结论:同时参考振幅和相位信息诊断转子绕组匝间短路故障有助于提高诊断转子绕组匝间短路故障的灵敏性和可靠性。     

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。     

行波反射法在变压器绕组匝间短路故障定位中的应用

针对变压器绕组轻微匝间短路难以检测的问题,提出利用行波反射波的电压幅值进行匝间短路故障定位的方法。通过在变压器绕组线端输入单个低压脉冲以获取行波反射信号,从采集到的行波反射信号中提取相应的波峰电压幅值,以此作为故障诊断的电气量。根据匝间短路后对应匝波阻抗改变引起的反射电压突变,来实现匝间短路故障定位。仿真结果表明所提方法简单可行。     

基于模糊神经网络的电机定子绕组匝间短路故障的在线诊断

介绍了三相交流电机定子绕组匝间短路故障诊断的基本原理．三相交流电机定子绕组发生匝间短路故障时，三相电流派克矢量模的轨迹会发生变化，其几何形状可确定故障相及其严重程度．通过频谱分析提取故障特征因子并综合考虑负载、三相输入电压不平衡度的变化情况，构建基于模糊神经网络的短路匝数诊断模型，可以进一步确定短路绕组的匝数．试验结果证实了该方法的有效性．     

发电机机端电压互感器匝间短路导致定子接地保护动作分析

近年来,发生了多起发电机机端电压互感器(TV)一次绕组匝间短路导致定子接地保护动作的事故,增加了故障排查的工作量。文中推导了TV一次绕组匝间短路时,对地相电压和线电压的计算公式,得出故障发生时定子对地零序电压升高,对地电压最高相(比正常时有所升高)的下一相即为故障相,以及线电压没有明显变化的结论,并通过现场录波数据验证了理论分析的正确性。文中还提出了利用注入式定子接地保护的电阻判据区分TV一次绕组匝间短路和定子接地故障的思路,为快速排查故障提供参考。     

基于MODWT的变压器绕组轻微故障检测及分类研究

本文基于变压器在不同运行工况下的等效瞬时励磁电感的差异,利用最大重叠离散小波变换 (MODWT) 提取有效故障特征参数,实现对变压器绕组轻微匝间故障以及匝间电弧放电故障的检测。首先提取变压器在各种工况下的电气量,求取等效瞬时励磁电感,选取基于db4小波函数的最大重叠离散小波变换进行分析,提取特征量。将故障特征量作为决策树的训练集和测试集,从而实现变压器绕组轻微故障的识别以及分类。最后通过仿真证明,所提出的算法能够准确检测以及区分励磁涌流、轻微匝间短路故障以及匝间电弧放电故障。     

接地变压器低压绕组匝间短路故障的电磁特征研究

接地变压器具有系统中性点引出和站用电双重功能,在我国大中型变电站中被普遍采用,其运行可靠性直接影响电网的安全稳定.针对接地变压器低压绕组匝间绝缘短路故障检测方法缺失问题,基于磁场-电路耦合原理,利用ANSYS软件建立接地变压器二维有限元模型.通过对比高、低压侧电流的仿真值与计算值,验证模型的正确性.在此基础上分析其低压...     

基于主保护不平衡电流有效值的转子匝间短路故障监测

为利用发电机主保护所配电流互感器来监测励磁绕组匝间短路故障,以三峡VGS发电机为例,采用多回路方法对故障后进入各主保护的不平衡电流进行了计算与分析;在此基础上,指出利用不平衡电流中的单次谐波进行故障监测的不足,由此提出基于主保护不平衡电流有效值的励磁绕组匝间短路故障监测原理;通过对不同短路匝比故障的计算与理论分析,指出...     

一种抽能型高抗的抽能绕组匝间短路保护方案研究

抽能型高压并联电抗器,简称抽能高抗,实质是一台由网侧绕组和抽能绕组构成的空心型变压器,属于一种既能吸收系统多余无功也能提供站用电源的新型电抗器。目前,工程上通常采用抽能绕组过电流或零序过电流保护反映抽能绕组的匝间短路故障,存在着选择性差、动作时间长等不足。因此,提出一种新型的抽能绕组匝间短路保护方案以解决这一问题,即综合采用抽能高抗网侧绕组的电压和电流以及抽能绕组环内电流等电气量,由区外异常判据、铁芯饱和判据和自产零序过流判据以逻辑相与的方式共同构成。RTDS仿真实验表明,该保护方案,既能保证在各种非区内故障工况下可靠不动作,又能灵敏反映抽能绕组4%匝以上的匝间短路故障,并将保护动作时间缩短至50 ms左右,解决了以往抽能绕组匝间短路保护方案选择性差、动作时间长等问题。     

基于有限元分析的双馈异步发电机定子绕组匝间短路故障诊断研究

笔者基于有限元分析软件Maxwell 2D建立了双馈异步发电机的仿真模型,通过改变模型中短路匝数和短路电阻的大小来模拟电机的不同短路情况,对不同情况下的电机进行仿真计算得出:定子发生匝间短路故障后,会在定子中产生负序电流,并随着故障严重程度的增加而增大,同时负序电流会受到电源不对称的影响,在用负序电流进行故障诊断时,需要补偿这些非电机故障因素的影响,同时负序电流也会受到电机负载情况的影响,且随着负载的增大负序电流有微弱增大。另外,定子发生匝间短路故障后,定子三相电流不再对称,故障相电流恒最大,而非故障两相的相位差偏离120°最大,且随着故障的加剧而明显增大。     

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。     

同步发电机励磁绕组匝间短路的数学模型与故障特征

为实现励磁绕组匝间短路故障的早期诊断,需要准确计算故障电流等电气量.考虑到转子故障引起的气隙磁场的各种空间谐波、定子相绕组内部不平衡电流和励磁绕组电路拓扑结构的改变,建立了同步发电机励磁绕组匝间短路故障的扩充的多回路数学模型,并准确计算了与发生匝间短路故障的励磁绕组有关的电感参数,利用数值方法可对发电机励磁绕组匝间短路...