基于參數(shù)辨識(shí)的變壓器繞組變形在線監(jiān)測(cè)方法探討

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷快速發(fā)展，現(xiàn)代技術(shù)要求要使電網(wǎng)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，在所有的監(jiān)測(cè)方法中，變壓器繞組變形非常的重要。通過實(shí)驗(yàn)或者是日常的實(shí)際操作，對(duì)變壓器安全運(yùn)行造成威脅的就是變壓器繞組變形，不同的程度會(huì)對(duì)變壓器運(yùn)行產(chǎn)生一些不利的因素。通過對(duì)變壓器繞組變形進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，我們可以通過研究發(fā)現(xiàn)一些問題，通過解決這些問題我們可以更好的去推動(dòng)變壓器的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：變壓器；繞組變形；在線監(jiān)側(cè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.202

0 引言

電力行業(yè)中最重要的設(shè)備就是變壓器，變壓器在電力行業(yè)中起到的作用是非常龐大的，隨著我國(guó)電力行業(yè)不斷的快速發(fā)展，電氣的主流方向就是高壓。在發(fā)展的過程中我們會(huì)遇到各種各樣的問題，電器經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些短路方面的故障，當(dāng)短路發(fā)生時(shí)就會(huì)給變壓器造成一定的傷害，長(zhǎng)期的使用之后就會(huì)對(duì)整個(gè)變壓器造成危害。

1 變壓器繞組變形的概念

在電動(dòng)里作用下進(jìn)行工作的是絕緣墊塊和夾件，在電路設(shè)計(jì)的過程中，一定要符合實(shí)際的運(yùn)作狀況，滿足該電器在使用過程中的一些要求。短路電流當(dāng)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就會(huì)對(duì)運(yùn)作的變壓器造成一定的沖擊，此時(shí)線圈自身會(huì)對(duì)變壓器造成強(qiáng)度非常大的電動(dòng)力。在一般情況下，變壓器線圈上會(huì)存在電動(dòng)力，這種電動(dòng)力大概可以分為兩種，一種是徑向力另一種是軸向力。在徑向電動(dòng)力存在的時(shí)候，如果達(dá)到了所規(guī)定的屈服點(diǎn)，線圈在強(qiáng)大的作用力之下就會(huì)變形，并且這種變形存在的較為持久。在該種情況發(fā)生的時(shí)候，變壓器繞組變形會(huì)呈一種梅花狀或者是鼓包狀。當(dāng)軸向電動(dòng)力強(qiáng)度比以往的要大時(shí)，線匝在豎直的方向就會(huì)出現(xiàn)一些彎曲，此時(shí)線段也會(huì)出現(xiàn)一些形變。線段之間的墊塊也會(huì)受到一定的壓縮，這種形變的作用力一直會(huì)傳遞到鐵圈中。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，變壓器就會(huì)發(fā)生繞組彎曲，嚴(yán)重還會(huì)將壓板壓壞，最終會(huì)導(dǎo)致墊塊松動(dòng)脫落。有一些變壓器在運(yùn)作的過程中還會(huì)出現(xiàn)一些緊急的突發(fā)事件，最常見的一種就是突然性的短路。使用動(dòng)態(tài)向量模型的方法，對(duì)變壓器參數(shù)模型在各種運(yùn)行狀態(tài)下的參數(shù)辨識(shí)解的個(gè)數(shù)進(jìn)行了討論，并根據(jù)變壓器所處的不同狀態(tài)使用不同的參數(shù)辨識(shí)方程對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，在變壓器剛開始進(jìn)行繞組的過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，但是這些故障發(fā)生的最后結(jié)果都是一樣的，都會(huì)導(dǎo)致絕緣破壞匝間短路。

2 繞組變形常見的幾種監(jiān)測(cè)方法

許多種因素都會(huì)導(dǎo)致變壓器繞組發(fā)生形變，其中最常見的就是短路故障電流沖擊，在該種情況下變壓器在運(yùn)作的過程中會(huì)受到碰撞。變壓器存在繞組變形的現(xiàn)象是非常普遍的，在事情發(fā)生之后，我們需要對(duì)變壓器進(jìn)行全面的檢查，這樣我們才可以了解到變壓器的形變程度。因?yàn)樵谧儔浩靼l(fā)生繞組形變時(shí)，許多變壓器是可以進(jìn)行正常工作的，但是如果問題不進(jìn)行及時(shí)的解決，就會(huì)存在一些安全隱患。

2.1 低壓脈沖法

當(dāng)頻率高出1000赫茲時(shí)，變壓器的一個(gè)組成部分就起不到任何的作用，可以將變壓器繞組本身看做成一個(gè)無源線性雙端口網(wǎng)絡(luò)。電阻、電感和電容共同組成了繞組本身，當(dāng)繞組一旦發(fā)生變化時(shí)，變壓器其中的一些參數(shù)也會(huì)發(fā)生變化。在整個(gè)變壓的過程中，低壓脈沖也會(huì)受到繞阻的影響，也會(huì)受到許多不同的變化。我們可以根據(jù)繞組對(duì)低壓脈沖的響應(yīng)波形來進(jìn)行全面的判斷，在探討的過程中我們可以具體的去決定變壓器的形變程度。確定變壓器是否通過短路測(cè)試是低壓脈沖法的主要目標(biāo)，變壓器在現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試過程中，會(huì)受到外界的一些各種因素的干擾，其中電磁的干擾是最為嚴(yán)重的。根據(jù)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的特點(diǎn)，調(diào)整待辨識(shí)參數(shù)的個(gè)數(shù)，選擇不同的辨識(shí)方程，分別辨識(shí)出模型的不同參數(shù)值變壓器在運(yùn)作的過程中受到電磁的干擾時(shí)，位于繞組首端位置的一些故障就不能夠被靈敏的檢測(cè)出來，也就是說在一定程度上，我們很難去判斷繞組具體的變形位置。

2.2 頻率響應(yīng)分析法

加拿大人是最早提出頻率響應(yīng)分析法的，這個(gè)方法在提出之后被廣泛的應(yīng)用與到了其他的國(guó)家。頻率響應(yīng)分析法有嚴(yán)格的規(guī)定，當(dāng)頻率超出1000赫茲時(shí)，可以將變壓器繞組看成是一個(gè)線型、無緣以及單端輸入的輸出網(wǎng)絡(luò)。這種類型的網(wǎng)絡(luò)往往是可以用頻率特性來對(duì)其進(jìn)行描述的，每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)都對(duì)應(yīng)著與其唯一的頻響特性曲線，當(dāng)繞組發(fā)生變形之后，與其對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)就會(huì)發(fā)生巨大的改變，其實(shí)網(wǎng)絡(luò)的頻響特性曲線也會(huì)隨著參數(shù)的變化而發(fā)生變化。變壓器繞組頻響在實(shí)驗(yàn)的過程中，變壓器前后繞組頻響特性曲線會(huì)發(fā)生變化，根據(jù)前后的相應(yīng)對(duì)比我們可以總結(jié)出發(fā)生變化的具體位置。頻響分析法在一定程度上會(huì)高效的降低 電磁的干擾程度，并且還具有許多的其他優(yōu)點(diǎn)，可以精確地將曲線的變化程度進(jìn)行測(cè)量。儀器在使用的過程中也是非常的簡(jiǎn)潔方便的，一般情況下變壓器在運(yùn)作的過程中是不會(huì)放油的，在特殊情況下不僅需要放油還需要吊罩。在一些論述方面我們可以得出結(jié)論， 在某種程度上來說頻響分析法具有許多的優(yōu)勢(shì)，所以在應(yīng)用的過程中頻響分析法會(huì)受到廣泛的應(yīng)用。在頻響分析方法的具體操作過程中，我們首先要將一個(gè)正弦掃頻信號(hào)輸入到測(cè)試的變壓器之中，在輸入端和輸出端進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄。在對(duì)變壓器與工作之中的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄之后，我們會(huì)得出相應(yīng)的頻響特性曲線， 我們?cè)诠ぷ髦笸ㄟ^分析不同的曲線，可以得出不同型號(hào)的變壓器曲線，最終我們會(huì)總結(jié)出繞組是否真的發(fā)生了變形。

2.3 短路阻抗法

短路阻抗法的工作原理非常簡(jiǎn)單，在工作之前需要選定一個(gè)測(cè)量工頻電壓，我們需要根據(jù)變壓器繞組的短路阻抗數(shù)據(jù)，進(jìn)行變壓器繞組的判斷形變，進(jìn)一步的去分析變壓器的繞組是否發(fā)生了形變。漏抗和繞組兩部分，共同組成了短路抗組，當(dāng)電壓高于110千伏時(shí)，我們需要對(duì)電阻分量進(jìn)行比例分配。短路阻抗的重點(diǎn)就是漏抗的一些數(shù)值分析，在漫長(zhǎng)的分析過程中，我們可以發(fā)現(xiàn)漏抗的一些具體數(shù)值變化。變壓器控制系統(tǒng)中的變頻調(diào)速系統(tǒng)，雖然檢查的范圍和步驟都較為復(fù)雜，但是這些都是為了防止直流母線出現(xiàn)短路、逆變器輸出短路和接地故障等一些常見的問題，由于檢查的范圍過于龐大、檢查的步驟過于繁瑣，工作的時(shí)候難免會(huì)增加一定系統(tǒng)檢驗(yàn)成本。變壓器大多數(shù)時(shí)間處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，只要穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中能夠檢測(cè)出變形繞組就能滿足工程需要。變壓器繞組變形中存在大量的數(shù)據(jù)，電子設(shè)備通過讀取芯片，可以獲得大量的數(shù)據(jù)信息，可以提高變壓器系統(tǒng)的集成化和可靠性，在一定程度上提高系統(tǒng)的工作效率。繞組的幾何尺寸一般會(huì)決定變壓器的漏抗值，變壓器的繞組結(jié)構(gòu)在一定程度上會(huì)發(fā)生不同程度的變化，隨著數(shù)據(jù)的變化變壓器的漏電抗值也會(huì)發(fā)生變化。進(jìn)而使變壓器短路阻抗也發(fā)生相應(yīng)的改變。綜上所述，完全可以依據(jù)短路阻抗的變化來確定變壓器繞組的變形情況。

2.4 內(nèi)窺鏡法

內(nèi)窺鏡法在一定程度上是非常簡(jiǎn)單的，在運(yùn)行內(nèi)窺鏡法時(shí)，需要配備強(qiáng)度較高的光源，同時(shí)還需要提供數(shù)字非常清晰的攝像機(jī)探頭。這樣當(dāng)變壓器深入到繞組中時(shí)，才可以更好的對(duì)其中的一些事物進(jìn)行近距離的實(shí)景拍攝，這樣我們就可以對(duì)繞組情況進(jìn)行更加深的認(rèn)識(shí)。通過內(nèi)窺鏡法對(duì)變壓器中的繞組進(jìn)行觀察，可以非常直觀的就得出變壓器是否發(fā)生形變，那一定程度上提高了變壓器繞組的形變效率。在數(shù)字化變電站中，變壓器端口裝設(shè)了電子式互感器，可以解決電流的非線性傳變問題。基于最基礎(chǔ)的參數(shù)辨識(shí)，我們還可以清楚地知道變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)是否發(fā)生變化，了解發(fā)生變化的具體位置。同時(shí)還可以清楚的觀察到變壓器內(nèi)部的放電位置是否整齊，利用內(nèi)窺鏡法對(duì)變壓器中的繞組進(jìn)行觀察是一個(gè)比較高端的方法。通過這種方法，我們只需要現(xiàn)場(chǎng)吊罩，減少了以前比較繁瑣的返廠工作。但是，這種方法也存在一定的弊端，我們?nèi)绻雽?duì)變壓器繞組進(jìn)行全面的檢查，是很難實(shí)施的，所以對(duì)這種方法的應(yīng)用還是有待研究的。

3 結(jié)束語

通過實(shí)驗(yàn)或者是日常的實(shí)際操作，對(duì)變壓器安全運(yùn)行造成威脅的就是變壓器繞組變形，不同的程度會(huì)對(duì)變壓器運(yùn)行產(chǎn)生一些不利的因素。電力行業(yè)中最重要的設(shè)備就是變壓器，變壓器在電力行業(yè)中起到的作用是非常龐大的，隨著我國(guó)電力行業(yè)不斷的快速發(fā)展，電氣的主流方向就是高壓。短路電流當(dāng)達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就會(huì)對(duì)運(yùn)作的變壓器造成一定的沖擊，此時(shí)線圈自身會(huì)對(duì)變壓器造成強(qiáng)度非常大的電動(dòng)力。有一些變壓器在運(yùn)作的過程中還會(huì)出現(xiàn)一些緊急的突發(fā)事件，最常見的一種就是突然性的短路，在整個(gè)變壓的過程中，低壓脈沖也會(huì)受到繞阻的影響，也會(huì)受到許多不同的變化。

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作者簡(jiǎn)介：王少玄（1975-），男，山西太原人，碩士，研究方向：計(jì)算機(jī)軟件與理論、電力。