[发明专利]一种变压器在线绕组变形诊断方法、系统以及设备

说明书

本发明公开了一种变压器在线绕组变形诊断方法、系统以及设备，本发明包括以下步骤：对变压器的振动特征进行分析；根据振动特性的分析结果绘制变压器振动与负载电流的关系曲线；根据变压器振动与负载电流的关系曲线的线性程度判断绕组是否发生变形。本发明实施例通过检测变压器故障情况前后的振动特性，可提炼出变压器振动频率的特征的变化，通过变压器振动与负载电流的关系曲线从而实现变压器绕组变形的在线诊断，本发明在对变压器进行诊断的过程中不需要对变压器进行停电操作，能够实时检测变压器绕组的变形情况，保证了电力系统供电网络的稳定性。

技术领域

本发明涉及变压器诊断技术领域，尤其涉及一种变压器在线绕组变形诊 断方法、系统以及设备。

背景技术

目前，变压器作为电力系统的主要设备之一，承担着电网互联和功率交 换的枢纽作用。当变压器受到短路冲击后或者运输碰撞等因素后，变压器绕 组在电动力或机械力作用下可能发生变形，变形的类型主要有三种：(1)轴 向变形，损坏主要是在幅向漏磁产生的轴向电磁力作用下，导致变压器绕组 轴向变形，包括线饼上下弯曲变形、绕组或线饼倒塌、绕组升起将压板撑开； (2)幅向变形，损坏主要是在幅向漏磁产生的幅向电磁力作用下，导致变压 器绕组幅向变形，包括外绕组导线伸长导致绝缘破损、线饼上下弯曲变形、 绕组端部翻转变形、内绕组导线弯曲或曲翘；(3)固定引线变形，这种损坏 主要由于引线间的电磁力作用下，造成引线振动，导致引线的固定与支持结 构坍塌、进而引发相间短路等，这种事故较为少见。

运行中的变压器振动主要包括铁心振动、绕组振动、有载分接开关动作 时的振动和冷却系统的振动组成。其中，变压器冷却设备的振动频率通常小 于100Hz，相对于铁心和绕组的本体振动及有载分接开关切换过程中的振动 特性来说，变压器冷却系统的振动信号可借助于数字信号方法被有效地识别 并加以滤除。而OLTC切换过程中的瞬态振动频率较高，一般为kHz量级， 相对于本体振动而言为高频振动，对正常运行中的变压器的振动监测影响有 限。变压器的本体振动特征是以100Hz为基频且伴有其它高次谐波分量。主 要振动原因可归纳如下：

(1)磁致伸缩引起的铁心振动。由于变压器铁心一般由硅钢片叠压而成， 根据铁磁体固有特性，当硅钢片励磁时，沿磁力线方向硅钢片的尺寸增加， 垂直于磁力线方向硅钢片的尺寸缩小，这种由励磁电流引发的硅钢片周期性 的伸缩形变称为磁致伸缩，从而导致铁心发生振动；

(2)运行中的变压器绕组内通过负载电流，该电流在漏磁场环境中将使 高低压绕组间、绕组各线饼间及线匝之间产生动态电磁力，从而引发绕组的 振动；绕组振动主要来源于漏磁场对载流导体的电磁力，特别是在发生短路 故障绕组中电流急剧增大时产生的强大电动力。在强大电动力冲击作用下， 绕组很容易产生松动和变形。由于漏磁通辐向分量和轴向分量与绕组中负载 电流作用产生的轴向电磁力与辐向电磁力，分别引发绕组的轴向振动与辐向 振动。轴向电动力使绕组在轴向上由两端向中间压缩，由这种轴向力引发的 机械应力，会影响绕组纵绝缘强度，破坏绕组饼间机械稳定性，易造成绕组 变形和匝间短路等故障；而幅向电动力使绕组发生扩张或压缩，影响绕组的 辐向稳定性，造成相间绝缘损坏，在极端情况下可能造成绕组严重扭曲变形 甚至导线断裂。

(3)在铁心压制过程中，硅钢片接缝处和叠片之间存在着一定的缝隙从 而存在漏磁，由此产生的电磁吸引力引起铁心的振动；

(4)漏磁引起油箱壁(包括磁屏蔽等)的振动。上述振动可通过多种途 径向变压器油箱进行传播。其中，绕组振动通过铁心和绝缘油传递到油箱壁， 铁心振动通过绝缘油和其与油箱间的支撑件及固定连接(如紧固螺栓等)传 递到油箱。对于存在冷却装置的变压器，冷却装置运转产生的振动也将通过 支撑件与连接件向变压器油箱进行传播。

目前，传统技术检测变压器绕组变形故障的方法主要有：(1)短路阻抗 法；(2)频率相应法；(3)扫频阻抗法。然而，上述方法在对变压器进行检 测时均需要进行停电操作，造成一定的经济损失。

综上所述，现有技术对变压器绕组变形故障进行检测时，存在着需要停 电的技术问题。