[发明专利]改进型电压差动对变压器匝间短路的检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进型电压差动对变压器匝间短路的检测装置，专用于电力变压器匝间短路时进行检测与保护。

背景技术

电力变压器随着城市规模的扩大，其数量与容量都在快速增长。但目前电力变压器除了大容量的变压器或有特殊需要的变压器安装电流纵联差动检测，可对变压器内部严重的匝间、相间短路保护，以及中等容量的油浸变压器可安装气体继电器保护外，其它的小于6300千伏安的油浸产品、干式产品都没有安装能够发现匝间短路前期故障与相间短路前期故障的保护电路。这些没有按有关继电器保护要求设计规范安装匝间与相间短路保护设备存在如下问题：一是在变压器由于外部或内部原因发生了匝间或层间短路故障时不能及时发现故障的初始小能量状态，从而使故障扩大至发生着火等大容量短路能量状态较严重后，才能引起高压进线端的保护动作，使故障不能及早处理从而扩大化，为故障后变压器的修复造成极大的困难，特别是故障扩大化后会将上级变电站过流保护顶掉，给现场造成相当大的损害，给供电安全性及人身安全都造成严重损害；二是一旦有线圈短路发生不能及时进行分析与确定给出故障类型，很难做出相对应的保护处理。由此，本申请人曾设计了一种电压差动对变压器匝间短路的检测装置，并申请了中国专利，专利号200820081714.2，但该专利的技术方案却存在着如下缺点：一是需在变压器本体中装设第三线圈，可在实际产品中变压器线圈装好后很难将第三线圈安装到内部，从而信号不能提取，使用范围受到限制；二是从第三线圈检测到的信号会受到负载大小和特性(阻性、容性、抗性)的影响，较难满足差动保护要求；三是首次取得电样与主线圈电压比较采用同一铁芯，可造成取样信号短路，不能实现信号比对，并且效率低，精确度差。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提供一种制造工艺可行，不受负载大小、负载特性(阻性、容性、抗性)的影响，满足差动保护要求，其部分取样电压信号与主线圈全电压信号采用独立转换器转换后再行比较，避免影响测试信号，并且比较过程效率高，精确度好的改进型电压差动对变压器匝间短路的检测装置。

本发明改进型电压差动对变压器匝间短路的检测装置的技术方案是：包括安装在单相高压供电线路上的单相变压器TM，单相变压器TM包括高压线圈K和低压线圈N，在单相变压器TM高压侧装设电压互感器PT，其特征在于从高压线圈K的抽头K1提取一个高电压，高压线圈K的抽头K1联接第一转换器Q′，通过第一转换器Q′转换成第一电压U1′，从电压互感器PT提取二次电压，电压互感器PT联接第二转换器Q，通过第二转换器Q转换成第二电压U1，第一电压U1′与第二电压U1进行比较并将结果输出；从低压线圈N的抽头N1提取一个低电压，低压线圈N的抽头N1联接第三转换器M′，通过第三转换器M′转换成第三电压U2′，第三电压U2′与低压线圈N的全电压起尾头出来的电压，通过第四转换器M转换成的第四电压U2进行比较并将结果输出。

本发明的改进型电压差动对变压器匝间短路的检测装置，其机电检测过程：在变压器高压侧装设单独专用的电压互感器PT(这个电压互感器能够按照要求与被保护的变压器进行相应挡位的调整)，另外在变压器高、低压线圈或需要确定短路状态的线圈取一个电压，这个电压的提取可以从变压器被保护线圈的抽头取，也可从变压器线圈在制造过程中预设，将这个电压送至一个电压转换器上(电压转换器的能量消耗，以不影响测量与比较精度要求为准)，这个电压转换器将部分电压转换成与电压互感器一样的电压侧感应电压的线圈电压U1′与互感器的转换电压U1一致。另外在变压器的二次输出侧中也提取一部分电压，通过转换二次侧提取电压转换成二次侧的电压U2，并与转换后的电压U2′比较，对其进行相关性比较。有以下两个比较过程：1、将电压互感器二次侧电压与选取的电压U1′进行比对，在压差小于一个确定的数值时，认为一次线圈未发生短路或故障，如果比对结果超过确定的比例范围，则需输出一个保护信号，给保护系统一个确定的动作信号，认定变压器高压线圈发生短路或故障。2、将已转换后的电压U2与电压U2′比对，在确定二者压差小于规定值时，可以无动作信号，如果二者有压差，并超过一个允定的上限，则输出保护信号认定变压器发生故障。

附图说明

图1是本发明改进型电压差动对变压器匝间短路的检测装置的电路图。

具体实施方式

本发明涉及一种改进型电压差动对变压器匝间短路的检测装置，如图1所示，包括安装在单相高压供电线路上的单相变压器TM，单相变压器TM包括高压线圈K和低压线圈N，在单相变压器TM高压侧装设电压互感器PT，其特征在于从高压线圈K的抽头K1提取一个高电压，高压线圈K的抽头K1联接第一转换器Q′，通过第一转换器Q′转换成第一电压U1′，从电压互感器PT提取二次电压，电压互感器PT联接第二转换器Q，通过第二转换器Q转换成第二电压U1，第一电压U1′与第二电压U1进行比较并将结果输出；从低压线圈N的抽头N1提取一个低电压，低压线圈N的抽头N1联接第三转换器M′，通过第三转换器M′转换成第三电压U2′，第三电压U2′与低压线圈N的全电压起尾头出来的电压，通过第四转换器M转换成的第四电压U2进行比较并将结果输出。其机电检测过程：在变压器高压侧装设单独专用的电压互感器PT(这个电压互感器能够按照要求与被保护的变压器进行相应挡位的调整)，另外在变压器高、低压线圈或需要确定短路状态的线圈取一个电压，这个电压的提取可以从变压器被保护线圈的抽头取，也可从变压器线圈在制造过程中预设，将这个电压送至一个电压转换器上(电压转换器的能量消耗，以不影响测量与比较精度要求为准)，这个电压转换器将部分电压转换成与电压互感器一样的电压侧感应电压的线圈电压U1′与互感器的转换电压U1一致。另外在变压器的二次输出侧中也提取一部分电压，通过转换二次侧提取电压转换成二次侧的电压U2，并与转换后的电压U2′比较，对其进行相关性比较。有以下两个比较过程：1、将电压互感器二次侧电压与选取的电压U1′进行比对，在压差小于一个确定的数值时，认为一次线圈未发生短路或故障，如果比对结果超过确定的比例范围，则需输出一个保护信号，给保护系统一个确定的动作信号，认定变压器高压线圈发生短路或故障。2、将已转换后的电压U2与电压U2′比对，在确定二者压差小于规定值时，可以无动作信号，如果，二者有压差，并超过一个允定的上限，则输出保护信号认定变压器发生故障。用此电路可对短路的各种状态确定并发出相关的故障信号，可对以下几种故障状态的特点进行确定，其一，变压器在发生匝间短路故障前期，匝间故障的状态是有电位的导体间断的开合，此时短路能量很小并且作用时间短暂，但由于此故障是匝间发生的，在故障间断发生时，匝数的变化可以影响到变比的变化，对此信号的处理就可确定故障前期故障的发生，尽早处理，防止故障的扩大化。二是对故障发生时的瞬间高阻状态进行判定与故障信号的输出，变压器线圈短路故障时故障将会将导线导体在某个时段烧断，但烧断处的开断并不是稳定状态的烧断，由于高压与电磁力的作用这个断开将会由电弧与损坏的绝缘再次接通，导通后这个状态由于故障的导通后的电流冲击，将会再次冲断，如此快速往复，此阶段由于并未开始产生较多匝数的短路，因而产品的故障能量很小，但由于线圈开路时，其变比的变化将会有足够大变化，能引起电压差动电路故障信号的提取。三是在变压器有一些匝数已确实失效、开路、短接时，匝数的变化影响将会使得变比产生变化从而驱动电压差信号输出变压器短路的信号。通过对局部电压与全部电压转换成可比信号后比较的信号特征就可确定故障的程度与严重程度，并且由于故障状态是从每相高、低压侧提取得，还可确定事故相与高压故障还是低压故障，为故障后的修复与确认提供数据。