一種基于勵磁電流的電力變壓器繞組軸向預緊力監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種輸變電設備狀態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)，具體是一種基于勵磁電流的電力 變壓器繞組軸向預緊力監(jiān)測方法，屬于智能變電站技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要組成部分，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行至關(guān)重要。電力 變壓器在運行時，繞組會受到交變電磁力的作用而振動，此外鐵芯硅鋼片在磁場作用下磁 致伸縮，也是引起電力變壓器振動的主要因素之一。根據(jù)安培力的計算法則，電力變壓器繞 組在徑向漏磁感應強度作用下的軸向安培力F z為：
[0003] Fz=KlaI1(I^cosScot)
[0004] 式中，I。為漏磁場的勵磁電流，I i為繞組電流。由上式可知，電力變壓器繞組和鐵 心受到電磁力的頻率為電網(wǎng)基頻的2倍，即電力變壓器振動的主要頻率為100Hz。
[0005] 據(jù)統(tǒng)計，繞組的松動變形是電力變壓器的主要故障，已經(jīng)上升到事故率的首位。目 前，繞組變形故障診斷的研究較多，其中應用最為廣泛的是頻率響應分析法、短路阻抗法和 低壓脈沖法，但相比于繞組變形，繞組軸向松動而引發(fā)的形變小，用于識別故障特征的參數(shù) 靈敏度較低而導致上述方法不再適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于勵磁電流的電力變壓器繞組軸向 預緊力監(jiān)測方法。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0008] 一種基于勵磁電流的電力變壓器繞組軸向預緊力監(jiān)測方法，繞組以IOOHz的振動 切割50Hz的漏磁場將產(chǎn)生50Hz和150Hz兩個分量的動生電動勢，通過監(jiān)測空載運行電力 變壓器在不同試驗電壓下，繞組勵磁電流中50Hz和150Hz分量的變化趨勢進行繞組振動狀 態(tài)的評估，根據(jù)繞組的振動狀態(tài)監(jiān)測預緊力的變化趨勢。
[0009] 繞組以IOOHz振動切割50Hz的漏磁場產(chǎn)生的動生電動勢的成分可由下式表示，
[0010] E(t) 00-K[sin(3 ω t)+sin(ω t)]
[0011] 其中，K為系數(shù)，ω為角頻率。
[0012] 電力變壓器繞組軸向預緊力監(jiān)測方法的具體步驟為，
[0013] 正常電力變壓器空載運行時，進行以下步驟：
[0014] 步驟a:根據(jù)預定的振動信號的采樣頻率和采樣時間，利用電流互感器測取正常 電力變壓器在不同空載試驗電壓U下的勵磁電流；
[0015] 步驟b :對步驟a中采集到的勵磁電流作傅立葉變換，提取勵磁電流中的50Hz和 150Hz分量的幅值，分別記作μ 5。和μ 15。，并保存；
[0016] 電力變壓器空載穩(wěn)定運行時，進行以下步驟：
[0017] 步驟c :根據(jù)預定的振動信號的采樣頻率和采樣時間，利用電流互感器測電力變 壓器在不同空載試驗電壓U下穩(wěn)定運行的勵磁電流；
[0018] 步驟d :對步驟c中采集到的勵磁電流作傅立葉變換，提取勵磁電流中的50Hz和 150Hz分量的幅值，分別記作τ5。和τ 15。，并保存；
[0019] 步驟e :若空載試驗電壓U小于電力變壓器的額定電壓，設置閥值M5。和M 15。，其中 M5。和M 15。均大于零，若μ 5。- τ 5。> M 5。且μ 15。- τ 15。> M 15。，則判定繞組松動；若空載試驗電 壓U等于或大于電力變壓器的額定電壓，設置閥值N5。和N 15。，其中N5。大于零，N 15。小于零， 若Μ 5。_ τ5。> N 5。且μ 15。_ τ 15。< N 15。，則判定繞組松動。
[0020] 本發(fā)明所達到的有益效果：本發(fā)明根據(jù)繞組IOOHz振動產(chǎn)生50Hz和150Hz兩個動 生電動勢的特征，通過監(jiān)測空載運行電力變壓器在不同試驗電壓下，繞組勵磁電流中50Hz 和150Hz分量的變化趨勢實現(xiàn)繞組振動狀態(tài)的評估，實現(xiàn)繞組預緊力的監(jiān)測，應用簡單方 便。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明流程圖。
[0022] 圖2為基于勵磁電流的電力變壓器繞組軸向預緊力監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明 的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。
[0024] 由于電力變壓器繞組是有阻尼的系統(tǒng)，繞組在2ω頻率的電磁力作用下的諧振載 荷反應振幅XP為，
[0026] 其中，m為質(zhì)量，CO1為繞組固有頻率，ξ為粘滯阻尼比。由上式可知，若軸向安培 力F z不變，繞組固有頻率減小將導致諧振載荷振幅變大，此外，繞組振動的同時將切割磁感 線，產(chǎn)生動生電動勢而阻礙磁通的變化。電力電壓器空載運行時，一次側(cè)的空載電流即為勵 磁電流，因而可以通過監(jiān)測電力變壓器勵磁電流的實現(xiàn)繞組振動狀態(tài)的監(jiān)測，并根據(jù)繞組 的振動狀態(tài)評估繞組的軸向壓緊狀態(tài)。
[0027] 根據(jù)上述分析可得一種基于勵磁電流的電力變壓器繞組軸向預緊力監(jiān)測方法：繞 組以IOOHz的振動切割50Hz的漏磁場將產(chǎn)生50Hz和150Hz兩個分量的動生電動勢，通過 監(jiān)測空載運行電力變壓器在不同試驗電壓下，繞組勵磁電流中50Hz和150Hz分量的變化趨 勢進行繞組振動狀態(tài)的評估，根據(jù)繞組的振動狀態(tài)監(jiān)測預緊力的變化趨勢。
[0028] 上述繞組以IOOHz振動切割50Hz的漏磁場產(chǎn)生的動生電動勢的成分可由下式表 示，
[0029] E (t) 00 -K [sin (3 ω t) +sin (ω t)]
[0030] 其中，K為系數(shù)，ω為角頻率。
[0031] 電力變壓器繞組軸向預緊力監(jiān)測方法的具體步驟如圖1所示：
[0032] 正常電力變壓器空載運行時，進行以下步驟：
[0033] 步驟a :根據(jù)預定的振動信號的采樣頻率和采樣時間，利用電流互感器測取正常 電力變壓器在不同空載試驗電壓U下的勵磁電流；
[0034] 步驟b :對步驟a中采集到的勵磁電流作傅立葉變換，提取勵磁電流中的50Hz和 150Hz分量的幅值，分別記作μ 5。和μ 15。，并保存；
[0035] 電力變壓器空載穩(wěn)定運行時，進行以下步驟：
[0036] 步驟c :根據(jù)預定的振動信號的采樣頻率和采樣時間，利用電流互感器測電力變 壓器在不同空載試驗電壓U下穩(wěn)定運行的勵磁電流；
[0037] 步驟d :對步驟c中采集到的勵磁電流作傅立葉變換，提取勵磁電流中的50Hz和 150Hz分量的幅值，分別記作τ5。和τ 15。，并保存；
[0038] 步驟e :若空載試驗電壓U小于電力變壓器的額定電壓，設置閥值M5。和M 15。，其中 M5。和M 15。均大于零，若μ 5。- τ 5