[发明专利]一种变压器线圈动稳定性校核方法

说明书

技术领域

本发明涉及线圈动稳定校核技术领域，具体涉及一种变压器线圈动稳定性校核方法。

背景技术

随着西电东送、南北互供、全国联网的推进，保证电网安全稳定运行工作面临巨大挑战，电力设备安全运行是电网安全稳定运行的基础，尤其是作为电力系统的关键枢纽设备，大型电力变压器的健康水平和运行状况好坏直接关系到电网运行的安全与稳定。电力变压器一旦发生故障可能会造成设备资产和大停电等巨大损失，甚至会产生严重的社会影响。随着电网容量和电压等级的提高，变压器短路故障导致的恶性事故不断增加，这种情况已直接威胁电网安全运行。

变压器发生突然短路故障时，线圈内流过很大的短路电流，可能为额定电流的几倍甚至几十倍，从而使线圈受到很大的电动力，最大电动力有可能迅速激增到额定负载运行时的几百倍甚至更大。在巨大短路电动力作用下，可能会导致变压器线圈永久变形、绝缘损坏、机械强度下降，甚至造成变压器的损坏。因此，必须研究变压器线圈的动稳定性能以及对线圈等构件在短路情况下的机械强度进行评估校核。

短路试验为特殊试验，受试验条件的限制，变压器不能保证具备短路试验的条件，因此再加上试验成本等经济原因，往往很难对其承受短路的动稳定能力进行校验评估。

目前，由于国内各变压器制造厂在动稳定性能方面的研究发展很不平衡，尚没有统一的动稳定性能评估和校核方法可以借鉴。另外，考虑到变压器的内线圈是抵抗短路电动力的薄弱环节，尤其其辐向失稳已成为线圈耐受短路的首要问题。本发明在参考大量标准规程和实例计算的基础上，给出了变压器线圈短路电动力计算和动稳定性能的校核评估方法，并通过实例分析提出了提高电力变压器抗短路能力需要采取的进一步措施，具有重要的理论和工程实际意义。

公开号为1811474的专利公开了一种变压器动稳定状态参数测试仪及诊断软件，属光机电一体化技术领域之电力系统信息与自动化、数字化状态检测仪表和电力设备状态检修软件。该产品由测试仪和诊断软件组成,传统的测试方法存在缺点是:操作烦琐、抗干扰性差,测量数据重复性差、误差大、不具有自动诊断功能；该产品研制出一套使用轻便、精度高、功能全并具备有自动检测变压器动稳定状态及系统诊断软件。创新点是用低电压电抗法在现场诊断电力变压器绕组变形、铁心松动的变化程度,创立了一套完整高效的检测与诊断方法, 检测精度达0.2级。技术属国内领先,填补国内空白。用于电力、铁路、石油、冶金等行业电力变压器的检测与维修。但是其不能解决根本性问题，且不能够实现。

公开号为102253304A的专利公开了一种电力变压器动稳定状态故障诊断方法,本发明采用频率响应法和阻抗法的结合共同对电力变压器绕组的变形情况进行分析,利用频率相应法得到型号相同、编号不同电力变压器、不同相的相同绕组,动稳定状态频率曲线相关程度的指标。本明综合频率响应技术和阻抗法的优点,提出首先根据相关系数对电力变压器动稳定状态进行分析,当相关系数超过允许值时,再利用阻抗法对相关参数进行判断,当参数的数值也超过允许值时,可判断电力变压器动稳定状态出现故障。其不足在于：本发明校核的是未使用的变压器；而上述对比文件针对的是安装中正在使用的变压器，对变压器动稳定性进行测试，两者现场条件相差甚远，且技术原理完全不同。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种变压器线圈动稳定性校核方法，能够对变压器的动稳定性能从力学角度进行快速校核评估。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种变压器线圈动稳定性校核方法，包括如下步骤：

1)考虑到电力变压器结构、磁场和短路力的分布特点，工程中研究绕组电动力问题忽略不同相绕组间的相互影响；因此，可用单相变压器等值电路来简化分析突发短路时短路电流的瞬变过程；

工频下，当变压器二次侧突发短路时，一次侧电路的微分方程为

其中，α为系统电压的初相角，Ls为短路电感，Rs为短路电阻。

求解上式的微分方程，可得短路电流的通解为

由上式，短路电流的峰值与初相角α有关，当α＝0时，短路电流的瞬时值在ωt＝π时达到最大值Im，则，最大短路电流的峰值为

其中，K为冲击系数，根据IEC 60076-5:2006和GB 1094.5-2008[7-8]，对容量为100000kVA及其以上的变压器，取K＝1.9。I_k为线圈的额定电流(A)，Zk 为短路阻抗(％)。

2)最大漏磁通密度密度：