[发明专利]大型变压器卷铁心片间短路的检测方法

说明书

本发明公开了大型变压器卷铁心片间短路的检测系统及方法。通过在卷铁心首尾加一个直流电压源，通过罗氏线圈和示波器采集流过铁心的电流值；然后采用微元分析的方法对卷绕路径方向的等效电阻进行准确求解，以计算出卷铁心的实际等效电阻；最后通过实际等效电阻与理论等效电阻的比较，判断卷铁心是否发生片间短路，并确定短路片数与位置。该检测系统及方法有效提升了卷铁心变压器片间短路的检测效率。

技术领域

本发明属于电力设备故障诊断技术领域，具体涉及大型变压器卷铁心片间短路的检测方法。

背景技术

卷铁心变压器因其较低的空载损耗而得到快速发展，尤其在牵引系统中拥有广阔的应用前景，而变压器的正常工作是供变电系统持续正常运行的保障和前提。卷铁心是采用硅钢片带料，连续卷制成的封闭形铁心，在卷铁心的硅钢带开料过程中，难免会造成毛刺等问题，在卷绕等过程以及后续的运输过程中，不可避免对片间绝缘造成破坏，从而造成片间短路。铁心片间短路将导致铁心局部过热，加速绝缘热老化，使绝缘损坏，降低牵引变压器寿命，对社会经济造成了一定的影响。

由于卷铁心变压器的结构设计，卷铁心一旦发生故障，难以进行更换，因此在研制过程中有效地检测出卷铁心片间短路的方法，可大幅地提高卷铁心变压器的运行性能与使用寿命。目前主要通过人为观察的方式来进行检查，效率低下，尚无能够有效检测大型变压器卷铁心片间短路的方法。因此，为了避免变压器卷铁心片间短路、提高卷铁心变压器的服役性能，现急需大型变压器卷铁心片间短路的检测系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于更加有效地检验大型变压器卷铁心片间短路情况。

检测方法包括如下步骤：

1)逐级推算每一级卷绕路径长度，得到第i级硅钢带的卷绕长度l_i的表达式为：

l_i＝2π(r+id)+2(s+q)+d，i∈{1,2,3,L,2n}

式中，s为心柱长度，q为铁轭长度，r为圆角半径，d为硅钢带厚度，2n为卷绕总圈数；

2)设每级卷绕的硅钢带首尾宽度分别为m₀,m₁,m₂,…,m_2n+1，其中m₀和m_n分别为宽度最小值和最大值，则硅钢带宽度m_j可表示为：

式中，j∈{1,2,3,L,n,n+1,n+2,L,2n,2n+1}，R为铁心外截面半径；

同时，可得卷绕第i级铁心硅钢带宽度g_i(x)与该级卷绕路径上的位置x的函数关系式：

3)对宽度渐变硅钢带电阻值进行积分求和，得出卷铁心卷绕首尾外接直流电压源时的等效电阻的表达式：

式中ρ为硅钢材质的电阻率；表征卷绕总圈数的参数n按照下式计算：

其中[·]为取整运算；

4)判断卷绕工艺是否合格：

式中，R_exp＝U/I_exp，I_exp为数字示波器测量到的电流值，U为外加直流电压源的电压值；ε为相对误差百分比；

若ε≤1％则认为卷绕合格，否则认为存在问题，需进行缺陷排查，并转到步骤5)；

5)计算故障等效电阻：