变压器绕组变形不解线检测方法与流程

本发明属于一种变压器绕组变形停电检测方法，特别是关于油浸式电力变压器绕组变形的不解线的检测方法。

背景技术：

存在绕组变形的变压器是一种严重的事故隐患，运行时若再遇到较大的过电流作用，很可能发生变压器损坏等重大事故。目前变压器绕组变形已经成为主要故障之一。必须对变压器绕组进行变形检测并诊断其变形程度，依此开展变压器的预防性维修。

目前最常用的绕组变形监测方法是频响法。变压器绕组发生变形之后，绕组的电感、对地电容、匝间电容等参数会发生变化。频响法的工作原理就是通过绕组的频响曲线，反映绕组的分布电感和分布电容的变化，进而判断绕组是否发生变形。在较高频率的电压作用下，变压器的每个绕组均可视为一个由线性电阻、电感（互感）、电容等分布参数构成的无源线性双口网络，其内部特性可通过传递函数h(jω)描述。若绕组发生变形，绕组内部的分布电感、电容等参数必然改变，导致其等效网络传递函数h(jω)的零点和极点发生变化，使网络的频率响应特性发生变化。频响法所涉及的频带范围，我国行标dl/t911中规定为1khz~1000khz。变压器绕组等效模型及相应的基本测量回路可用如图1所示。

其中，l表示线圈饼间电感，k表示线圈间的纵向（饼间或匝间）电容，c表示线圈对地电容。应用频响法测变压器绕组可得到一组频率和响应的对应数值，即输出端及电源端电压的比值，通常以对数形式表示：

（1）

其中：│vo(jω)│和│vi(jω)│代表频率为ω时，输出电压与输入的电源电压的峰值或有效值。将这些对应值描在以ω为横轴，以h(jω)为纵轴的坐标轴上，便会得到一条曲线，我们称这条曲线为频响曲线。行业标准dlt911-2004明确提出了频响法检测变压器绕组变形的诊断方法。用频率响应分析法判断变压器绕组变形，主要是对绕组的频响曲线进行纵向和横向比较。

现场操作时，正弦扫频电压信号（即，激励信号）施加在绕组的一端（可能是中性点套管的接线端子，也可能是高压引线套管的接线端子），从绕组的另一端（可能是中性点套管的接线端子，也可能是高压引线套管的接线端子）测量响应电压信号vo，同时监测施加在绕组上的激励电压信号vi，从而提供（1）中所需的电压信息。

目前，为了将变压器从电网中独立出来，消除高压引线及其他电网设备对频响曲线测量结果的影响，必须解开连接在套管接线端子上的高压引线，从而使得图1所示的绕组等效网络能够孤立于外届电网设备，如图2所示，才能保障图1中所示测量过程的准确执行。但是，解开变压器的高压引线非常耗费时间和人力，测量完毕后还需重新连接高压引线，同样耗费时间和人力，并且造成了接线不可靠的安全隐患。

因此，频响法检测变压器绕组变形的现场应用中急需一种无须解线、自动排除外界设备影响的措施。。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种变压器绕组变形检测的不解线检测方法，旨在避免解线，并且消除外界设备对测量结果的影响，如图3所示。

该方法由下列步骤组成：

第一步，打开变压器与电网之间的开关，使变压器处于不带电状态；

第二步，在变压器被测绕组的两端高压出线上嵌套信号阻尼器，并且信号阻尼器靠近套管接线端子；

第三步，按照行业标准《dlt911-2004电力变压器绕组变形的频率响应分析法》中所规定的接线方式和诊断方法向被测绕组注入扫频激励信号、测量响应电压信号、进行诊断；激励信号的具体注入部位在套管接线端子上，处于被测绕组与信号阻尼器之间；响应电压信号的具体测量部位在套管接线端子上，处于被测绕组与信号阻尼器之间；

第四步，测量完毕，取下信号阻尼器和信号线。

该方法所用到的信号阻尼器，如图4和图5所示，由磁性材料组成，缠绕在套管的高压出线上，形成多匝，并且首尾相连；缠绕了磁性材料的那一段高压出线两端的感抗在频响法检测绕组变形时所使用的频率范围内大于1000ω。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1）被测变压器绕组两端套管引出线上均安装了信号阻尼器。在频响法检测绕组变形的常用频带内，该阻尼器在被测变压器绕组与外界设备之间插入了大于1000ω的阻抗，相当于隔离了被测绕组与外界设备。由于利用频响法检测变压器绕组变形时，注入激励信号是电压源信号，信号阻尼器隔离了外界设备，使得激励电压源不至于过载而造成输出电压大幅下降；响应信号是绕组终端与大地之间并联50ω匹配电阻时的电压信号，信号阻尼器提供的1000ω阻抗远大于50ω匹配电阻，从而使得外接设备对50ω匹配电阻上的电压的影响可以忽略不计。

2）一般情况下，产生电感数值较大的电感器的常用做法是将导线绕制在闭环的磁性材料上，导线绕制的匝数越多，电感值越大。由于高压引线不能随意弯曲，也不能断开，因此不能采用上述常用的方法产生足够大的电感值。而在高压引线上嵌套磁性材料的方法，也不能产生足够大的电感。本发明提出了一种创新思路，即，与将导线绕制在闭环磁芯上的方式相反，将磁性材料绕制在高压引线上，所带来的效果等效于将高压引线绕制在磁性材料上，即，高压出线上电流产生的磁通与磁性材料多次交链。因此，根据电感与线圈匝数的平方成正比的关系，本发明通过绕制磁性材料，增加了磁场交链匝数，进而急剧增大了电感数值，使其能够满足被测频带内感抗大于1000ω的要求。

附图说明

图1：绕组n阶集中参数绕组模型及频响测量回路示意。

图2：现有频响法现场实施时解线示意。

图3：本发明提出不解线检测方法示意。

图4：本发明提出的信号阻尼器结构正视图示意（仅画出了6匝）。

图5：本发明提出的信号阻尼器结构侧视图示意。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

按照下列步骤实施该方法：

第一步，打开变压器与电网之间的开关，使变压器处于不带电状态；

第二步，在变压器被测绕组的两端高压出线上嵌套信号阻尼器，并且信号阻尼器靠近套管接线端子；信号阻尼器的最小阻抗为1000ω，则在响应信号测量端并联了50ω匹配电阻的情况下，外界设备的输入阻抗与信号阻尼器的阻抗串联后再与50ω配电阻并联，相当于改变了匹配电阻的阻值（在原先的解线检测方式下，不存在阻尼器、外部设备与50ω匹配电阻并联），但是影响小于4.76%，可以忽略不计；若信号阻尼器的阻抗更大，则影响更小；

第三步，按照行业标准《dlt911-2004电力变压器绕组变形的频率响应分析法》中所规定的接线方式和诊断方法向被测绕组注入扫频激励信号、测量响应电压信号、进行诊断；激励信号的具体注入部位在套管接线端子上，处于被测绕组与信号阻尼器之间；响应电压信号的具体测量部位在套管接线端子上，处于被测绕组与信号阻尼器之间；

第四步，测量完毕，取下信号阻尼器和信号线。

设计信号阻尼器时，选用相对磁导率μr高于2000的软磁材料，做成n=25匝的圆环型，并且首尾联通使得磁芯内的磁路畅通。内半径r1=2cm，外半径r2=10cm，每匝宽度h=5cm，则该阻尼器套在高压引线上之后，高压引线上的电感可以按照下列公式计算：

（1）

（2）

带入数值计算得到l=200mh，在1khz频率下的感抗为1256ω，满足阻抗大于1000ω的要求。

为了便于将信号阻尼器嵌套在高压引线上而无需断开高压引线，按照现有的开口式电流传感器的结构原理，为阻尼器的磁性材料设计可开合的外壳，并且将磁性材料沿轴向切开成两半，浇注在外壳里。现场安装时，打开阻尼器，将高压引线放置在阻尼器中心位置，闭合阻尼器，使磁芯闭合。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。