一种工频试验变压器保护措施效果的评价方法与流程

本发明属于电气试验设备运行状态监测和保护技术领域，涉及一种工频试验变压器保护措施效果的评价方法。

背景技术：

目前利用工频试验变压器进行试验检测的产品涉及到高压交直流输变电设备，相应地，工频试验变压器试验过程中不但要承受试品放电产生的恢复过电压，还会承受沿试品侧试验回路传播过来的高频暂态过电压，这些过电压可能在变压器匝间极不均匀分布造成变压器损坏，因此各试验回路均设计有保护措施。但目前对工频试验变压器常规测量的原边电流、副边电流、原边电压、副边高压均为稳态工频参数，不能反映变压器流通电流或承受电压的暂态状况，从而不能评价试验回路对变压器保护措施的效果优劣。

在保护电阻试品侧采用工频电容分压器，快速暂态电压测量响应时间不够，测量不准确。在保护电阻变压器侧采用冲击电压分压器，由于响应时间受到体积尺寸限制，不适用于测量超高压、特高压下的高频暂态电压。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种工频试验变压器保护措施效果的评价方法，解决了在较高电压等级下无法通过冲击电压分压器测量变压器首端电压的方式来监测变压器的运行状态和评价保护措施效果的难题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种工频试验变压器保护措施效果的评价方法，包括以下步骤：

1)在进行工频试验变压器验收试验时，在变压器高压绕组出口安装测量装置监测变压器高压绕组首端暂态电流波形，并提取电流参数：频率f0、峰值im0、最大陡度(di/dt)max0、时长td0，建立参照表；

2)在工频试验变压器试验过程中，由测量装置监测变压器高压绕组出口和保护电阻之间的首端暂态电流波形，并提取电流参数：频率f、峰值im、最大陡度(di/dt)max、时长td；

3)对新购置的变压器，通过比较试验过程中测得的暂态电流的最大陡度(di/dt)max和在验收试验时建立的参照表中的最大陡度(di/dt)max0，评价变压器保护措施效果：若(di/dt)max大于(di/dt)max0，保护措施效果差；若(di/dt)max小于(di/dt)max0，保护措施效果好。

步骤1)中，工频试验变压器验收试验回路包括变压器、测量装置和验收用电源及附属回路设备，测量装置安装在变压器高压绕组出口；验收用电源及附属回路设备高压端与测量装置连接，低压端与变压器高压绕组低压端均接地。

步骤2)中，工频试验变压器试验过程回路包括变压器、测量装置、保护电阻、串联保护措施，测量装置安装在变压器高压绕组出口，测量装置依次连接保护电阻、串联保护措施，串联保护措施一端分别连接并联保护措施、工频分压器和试品；并联保护措施、工频分压器和试品低压端与变压器高压绕组低压端均接地。

工频试验变压器试验过程回路还包括有源回路，有源回路与试品并联设置。

所述的测量装置为电流测量装置。

所述的测量装置包括无电流导通的屏蔽壳；屏蔽壳两端的盖板上分别设置一个连接导杆，其中第一连接导杆端部固定在带电池舱门盖板上，带电池舱门盖板内壁设置有带电池舱托盘；第二连接导杆一端穿过带绝缘端盖板伸入屏蔽壳内部；第一连接导杆、带电池舱托盘和第二连接导杆依次连接并导通；屏蔽壳内部设置有电流传感器、数据采集单元、光纤延长器和蓄电池；电流传感器安装在第二连接导杆上，电流传感器通过双屏蔽电缆与数据采集单元连接；光纤延长器与光纤连接，数据采集单元通过光纤延长器将输出信号经光纤传输到低电位波形还原部分；蓄电池为数据采集单元和光纤延长器供电。

所述的屏蔽壳为圆柱形壳体，两端为圆形盖板；其中一端为带电池舱门盖板，另一端为带绝缘端盖板；盖板和屏蔽壳之间采用安装螺丝连接；两端圆形盖板上均设置有屏蔽环。

所述的测量装置的测量方法为：电流从屏蔽壳外侧的第一连接导杆流入，经过带电池舱托盘流入第二连接导杆端部，再从穿过屏蔽壳的第二连接导杆外端流出；电流流过电流传感器产生电压信号，电流传感器通过双屏蔽电缆连接将监测到的电压信号传输到数据采集单元；数据采集单元通过光纤延长器将输出信号经光纤传输到下位机；下位机将光纤传输过来的电压信号还原为真实的电流波形；下位机还通过光纤和光纤延长器将控制信号传送到数据采集单元。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

本发明方法实际监测变压器高压绕组首端暂态电流参数，打破了在较高电压等级下工频试验变压器高压绕组首端运行暂态参数一直处在的黑匣子状态；通过将试验过程中测得高压绕组首端暂态电流的最大陡度与验收试验时变压器高压绕组首端暂态电流的最大陡度进行比较评价变压器保护措施效果；不受试验电压等级限制，节约试验室空间；对重大资产试验变压器的安全运行、节约维修或重新购置的成本具有可观的经济价值。

进一步，本发明的测量装置，用于在试验过程中测量工频试验变压器高压绕组首端稳态和暂态电流波形，为校验试验回路中变压器保护措施的有效性提供了实测数据，解决了在较高电压等级下无法通过冲击电压分压器测量变压器高压绕组首端电压的瓶颈。尤其是屏蔽壳的设置提供了一个无电流导通的密闭空间，消除了外界测试的干扰，确保了测试数据采集的有效性。电流从屏蔽壳一侧的第一连接导杆流入，经过带电池舱托盘流入第二连接导杆端部，再从第二连接导杆外端流出；电流传感器将监测到的电流信号传输到数据采集单元，再将输出信号经光纤传输到低电位波形还原部分，以还原为真实的电流波形。此装置不受试验电压等级限制，体积小节约试验室空间；采用近似全屏蔽不锈钢外壳及光纤传输技术，抗电磁干扰性能优越，经试验证明测量性能良好，完全满足各电压等级的工频试验变压器高压绕组首端电流的测量要求。

进一步，两块盖板边缘上都设计有屏蔽环，防止产生电晕。

附图说明

图1工频试验变压器验收时高压绕组首端暂态电流监测回路图；

图2工频试验变压器试验过程中高压绕组首端暂态电流监测回路图；

图3是本发明测量装置的示意图；

图中：1-电流传感器；2-双屏蔽电缆；3-数据采集单元；4-光纤延长器；5-蓄电池；6-光纤接头保护罩；7-第一连接导杆；8-端部绝缘；9-屏蔽壳；10-带电池舱托盘；11-光纤；12-下位机；13-带电池舱门盖板；14-带绝缘端盖板；18-第二连接导杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细描述：

参见图1，工频试验变压器验收时高压绕组首端暂态电流监测回路图，包括变压器、测量装置和验收用电源及附属回路设备，测量装置安装在变压器高压绕组出口，验收用电源及附属回路设备高压端与测量装置连接，低压端与变压器高压绕组低压端连接，并接地；用于监测变压器高压绕组首端暂态电流波形，提取频率f0、峰值im0、最大陡度(di/dt)max0、时长td0建立参照表。

参见图2，工频试验变压器试验过程中高压绕组首端暂态电流监测回路图，包括变压器、测量装置、保护电阻、串联保护措施，测量装置安装在变压器高压绕组出口，测量装置另一端依次连接保护电阻、串联保护措施；串联保护措施一端分别连接并联保护措施，工频分压器，试品，冲击源、直流源等其他有源回路；并联保护措施，工频分压器，试品，冲击源、直流源等其他有源回路的低压端与变压器高压绕组低压端连接，并接地。由测量装置监测变压器高压绕组出口和保护电阻之间的首端暂态电流波形，提取频率f、峰值im、最大陡度(di/dt)max、时长td，作为变压器运行状态和分析事故原因的基础数据。

具体地，本发明的工频试验变压器保护措施效果的评价方法，包括以下步骤：

1、在进行工频试验变压器验收试验时，在变压器高压绕组出口安装测量装置监测变压器高压绕组首端暂态电流波形，提取频率f0、峰值im0、最大陡度(di/dt)max0、时长td0建立参照表。

2、在工频试验变压器试验过程中由测量装置监测变压器高压绕组出口和保护电阻之间的首端暂态电流波形，提取频率f、峰值im、最大陡度(di/dt)max、时长td，作为变压器运行状态和分析事故原因的基础数据。

3、对新购置的变压器，通过比较试验过程中测得的暂态电流的最大陡度(di/dt)max和在验收试验时建立的参照表中的最大陡度(di/dt)max0，评价变压器保护措施效果：若(di/dt)max大于(di/dt)max0，保护措施效果差，需要改善；若(di/dt)max小于(di/dt)max0，保护措施效果好。

本发明方法不受试验电压等级限制，节约试验室空间；对重大资产试验变压器的安全运行、节约维修或重新购置的成本具有可观的经济价值。

如图3所示，本发明还提供了一种具体的测量装置结构，包括无电流导通的屏蔽壳9；屏蔽壳9两端的盖板上分别设置一个连接导杆，其中第一连接导杆7端部固定在带电池舱门盖板13上，带电池舱门盖板13内壁设置有带电池舱托盘10；第二连接导杆18一端穿过带绝缘端盖板14伸入屏蔽壳9内部；第一连接导杆7、带电池舱托盘10和第二连接导杆18依次连接并导通；屏蔽壳9内部设置有电流传感器1、数据采集单元3、光纤延长器4和蓄电池5；电流传感器1安装在第二连接导杆18上，电流传感器1通过双屏蔽电缆2与数据采集单元3连接；光纤延长器4与光纤11连接，数据采集单元3通过光纤延长器4将输出信号经光纤11传输到低电位波形还原部分；蓄电池5为数据采集单元3和光纤延长器4供电。

屏蔽壳9为圆柱形壳体，两端为圆形盖板；其中一端为带电池舱门盖板13，另一端为带绝缘端盖板14；盖板和屏蔽壳9之间采用安装螺丝连接；两端圆形盖板上均设置有屏蔽环。

测量装置的工作原理为：电流从屏蔽壳9外侧的第一连接导杆7流入，经过带电池舱托盘10流入第二连接导杆18端部，再从穿过屏蔽壳9的第二连接导杆18外端流出；电流流过电流传感器1产生电压信号，电流传感器1通过双屏蔽电缆2连接将监测到的电压信号传输到数据采集单元3；数据采集单元3通过光纤延长器4将输出信号经光纤11传输到下位机12；下位机12将光纤11传输过来的电压信号还原为真实的电流波形；下位机12还通过光纤11和光纤延长器4将控制信号传送到数据采集单元3。

以上，仅为本发明的较佳实施例，并非仅限于本发明的实施范围，凡依本发明范围的内容所做的等效变化和修饰，都应为本发明的技术范畴。