一种基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法，包括以下步骤：构建变形后的变压器绕组模型；根据变形后的变压器绕组模型计算变压器绕组的变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K，然后根据变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K评估变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力，完成基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估，该方法能够评估变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力。

An evaluation method of transformer short circuit resistance based on the diagnosis of winding deformation state

The invention discloses a transformer winding deformation diagnosis based on anti short circuit ability evaluation method, which comprises the following steps: constructing the model of transformer windings deformation; calculation of transformer winding of transformer winding based on the model of transformer winding deformation after the hoop tensile stress T, circumferential compress stress and the safety factor of K C then, according to the winding ring tensile stress T, circumferential compress stress C and safety factor K evaluation of transformer windings happen again when three-phase short circuit short circuit resistance ability and complete the assessment of transformer winding deformation diagnosis ability of anti short circuit based on the method to evaluate the transformer winding three-phase short circuit when again the anti short circuit ability.

【技术实现步骤摘要】
一种基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法
本专利技术属于电力变压器
，涉及一种基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法。
技术介绍
变压器作为电力系统中的核心设备之一，承担着电网各个结点处的电能转换任务，一旦变压器因故停运，将会给电网和国民经济的各个部门带来无法估量的损失。随着电网容量和电压等级的提高，变压器短路事故不断增加，根据相关研究，变压器的绕组、引线等是其发生故障损坏的主要部位，其中80％以上故障是由大电流冲击造成的，因此检测和评估变压器抗短路能力对其安全稳定运行意义重大。目前对变压器抗短路能力评估的方法主要是针对未发生绕组变形或位移的变压器进行的，为了能够准确掌握变压器遭受短路冲击后的变形状态，并在此基础上，对已经发生轻微变形的绕组承受下一次三相对称短路冲击的能力进行评估，从而避免不必要的吊芯检查或返厂维修，保证变压器的安全经济运行，然而目前阶段没有相关的公开技术，因此有必要研究基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法，以评估变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法，该方法能够评估变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力。为达到上述目的，本专利技术所述的基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法包括以下步骤：1)对短路后的变压器绕组进行频率响应分析检测及短路阻抗检测，得短路后变压器绕组的频率响应曲线及短路阻抗值，再根据短路后变压器绕组的频率响应曲线及短路前变压器绕组的频率响应曲线计算短路前后变压器绕组的频率响应曲线相关系数；同时根据变压器短路前的运行维护历史数据得短路前变压器绕组的短路阻抗值，然后根据短路前后变压器绕组的短路阻抗值计算短路前后变压器绕组的阻抗变化量；2)根据短路前后变压器绕组的阻抗变化量及短路前后变压器绕组的频率响应曲线相关系数判断变压器绕组是否发生严重变形，当变压器绕组发生严重变形时，则对变压器绕组进行检查及维修；变压器绕组没有发生严重变形时，则根据短路前后变压器绕组的频率响应曲线变化，采用模型修正的方法逆向求解短路前后变压器绕组等效电路电感的变化量及电容的变化量，然后采用有限元方法计算变压器绕组的变形量及变形类型与变压器绕组等效电路电感变化量及电容变化量的对应关系，从而通过频率响应曲线偏差诊断变压器绕组变形量及变形类型，然后再根据变压器绕组的变形量及变形类型构建变形后的变压器绕组模型；3)根据变形后的变压器绕组模型计算变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K，然后根据变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K评估变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力，完成基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估。步骤3)中根据变形后的变压器绕组模型计算变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K的具体操作为：31)根据变形后的变压器绕组模型计算变压器绕组的短路电流，再根据变压器绕组的短路电流计算变压器绕组的漏磁场分布，然后根据变压器绕组的漏磁场分布计算变压器绕组的轴向电磁力及辐向电磁力；32)根据变压器绕组的轴向电磁力及辐向电磁力计算变压器绕组的动态位移、动态力及径向压力，再根据变压器绕组的动态位移、动态力及径向压力计算变压器绕组的环向应力[σt]、轴向力Fc及轴向强度Ft；33)根据变压器绕组的轴向力Fc及轴向强度Ft计算变压器绕组的安全系数K，再根据变压器绕组的环向应力[σt]计算得到变压器绕组的最大环向拉伸应力σt及最大环向压缩应力σc。当变压器绕组的安全系数K越大，则变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力越强。变压器绕组的安全系数K的表达式为：K＝Ft/Fc。变压器绕组的环向拉伸应力σt≤0.9·σ0.2且变压器绕组的环向压缩应力σc≤0.35·σ0.2，则变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力合格，其中，σ0.2为变压器绕组导线强度退化后的许用应力。当变压器绕组导线为铜导线时，则当变压器绕组的安全系数K大于等于1.25时，则变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力合格。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所述的基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法在具体操作时，根据短路前后变压器绕组的频率响应曲线变化，采用模型修正的方法逆向求解短路前后变压器绕组等效电路电感的变化量及电容的变化量，然后采用有限元方法计算得到变压器绕组的变形量及变形类型与变压器绕组等效电路电感变化量及电容变化量的对应关系，然后根据变压器绕组的变形量及变形类型构建变形后的变压器绕组模型，再根据变形后的变压器绕组模型计算变压器绕组的变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K，并根据变压器绕组的变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K评估变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力，从而有效的提高变压器绕组使用过程中的安全可靠性，为变压器绕组的抗短路冲力能力的检测提供有力的技术支持，具有较强的实用性。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为绕组材料机械强度退化计算流程图；图3为铜导线的疲劳寿命曲线图；图4为变压器抗短路能力计算流程图；图5为绝缘垫块应力-应变关系曲线图；图6为铜导线应力-应变关系图；图7为高、低压绕组短路电流波形图；图8为辐向变形时的漏磁场分布图；图9为高压轴向电磁力曲线图；图10为低压轴向电磁力曲线图；图11为高压辐向电磁力、径向压力和环向应力曲线图；图12为低压辐向电磁力、径向压力和环向应力曲线图；图13为高压绕组第40饼动态力曲线图；图14为高压绕组第40饼位移曲线图；图15为短路故障时导线应力曲线图；图16为正常运行时导线应力曲线图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参考图1，本专利技术所述的基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法包括以下步骤：1)对短路后的变压器绕组进行频率响应分析检测及短路阻抗检测，得短路后变压器绕组的频率响应曲线及短路阻抗值，再根据短路后变压器绕组的频率响应曲线及短路前变压器绕组的频率响应曲线计算短路前后变压器绕组的频率响应曲线相关系数；同时根据变压器短路前的运行维护历史数据得短路前变压器绕组的短路阻抗值，然后根据短路前后变压器绕组的短路阻抗值计算短路前后变压器绕组的阻抗变化量；2)根据短路前后变压器绕组的阻抗变化量及短路前后变压器绕组的频率响应曲线相关系数判断变压器绕组是否发生严重变形，当变压器绕组发生严重变形时，则对变压器绕组进行检查及维修；变压器绕组没有发生严重变形时，则根据短路前后变压器绕组的频率响应曲线变化，采用模型修正的方法逆向求解短路前后变压器绕组等效电路电感的变化量及电容的变化量，然后采用有限元方法计算变压器绕组的变形量及变形类型与变压器绕组等效电路电感变化量及电容变化量的对应关系，从而通过频率响应曲线偏差诊断变压器绕组变形量及变形类型，然后再根据变压器绕组的变形量及变形类型构建变形后的变压器绕组模型；3)根据变形后的变压器绕组模型计算变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K，然后根据变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K评估变压器绕组再次发生三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对短路后的变压器绕组进行频率响应分析检测及短路阻抗检测，得短路后变压器绕组的频率响应曲线及短路阻抗值，再根据短路后变压器绕组的频率响应曲线及短路前变压器绕组的频率响应曲线计算短路前后变压器绕组的频率响应曲线相关系数；同时根据变压器短路前的运行维护历史数据得短路前变压器绕组的短路阻抗值，然后根据短路前后变压器绕组的短路阻抗值计算短路前后变压器绕组的阻抗变化量；2)根据短路前后变压器绕组的阻抗变化量及短路前后变压器绕组的频率响应曲线相关系数判断变压器绕组是否发生严重变形，当变压器绕组发生严重变形时，则对变压器绕组进行检查及维修；当变压器绕组没有发生严重变形时，则根据短路前后变压器绕组的频率响应曲线变化，采用模型修正的方法逆向求解短路前后变压器绕组等效电路电感的变化量及电容的变化量，然后采用有限元方法计算变压器绕组的变形量及变形类型与变压器绕组等效电路电感变化量及电容变化量的对应关系，从而通过频率响应曲线偏差诊断变压器绕组变形量及变形类型，然后再根据变压器绕组的变形量及变形类型构建变形后的变压器绕组模型；3)根据变形后的变压器绕组模型计算变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K，然后根据变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K评估变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力，完成基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估。...

【技术特征摘要】
1.一种基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对短路后的变压器绕组进行频率响应分析检测及短路阻抗检测，得短路后变压器绕组的频率响应曲线及短路阻抗值，再根据短路后变压器绕组的频率响应曲线及短路前变压器绕组的频率响应曲线计算短路前后变压器绕组的频率响应曲线相关系数；同时根据变压器短路前的运行维护历史数据得短路前变压器绕组的短路阻抗值，然后根据短路前后变压器绕组的短路阻抗值计算短路前后变压器绕组的阻抗变化量；2)根据短路前后变压器绕组的阻抗变化量及短路前后变压器绕组的频率响应曲线相关系数判断变压器绕组是否发生严重变形，当变压器绕组发生严重变形时，则对变压器绕组进行检查及维修；当变压器绕组没有发生严重变形时，则根据短路前后变压器绕组的频率响应曲线变化，采用模型修正的方法逆向求解短路前后变压器绕组等效电路电感的变化量及电容的变化量，然后采用有限元方法计算变压器绕组的变形量及变形类型与变压器绕组等效电路电感变化量及电容变化量的对应关系，从而通过频率响应曲线偏差诊断变压器绕组变形量及变形类型，然后再根据变压器绕组的变形量及变形类型构建变形后的变压器绕组模型；3)根据变形后的变压器绕组模型计算变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K，然后根据变压器绕组的环向拉伸应力σt、环向压缩应力σc及安全系数K评估变压器绕组再次发生三相对称短路时的抗短路能力，完成基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估。2.根据权利要求1所述的基于绕组变形状态诊断的变压器抗短路能力评估方法，其特征在于，步骤3)中根据变形后的变压器绕组模型计算变...

【专利技术属性】
技术研发人员：王曙鸿，王爽，王松，郭泽，冯寒珂，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61