一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法技术

本发明专利技术提出一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法，涉及电力系统领域。该方法根据待评电力变压器最后一次内绕组变形测试结果，计算内绕组变形状态量影响因子，修正电力变压器内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度公式；分别获取对内绕组辐向临界失稳强度有影响的尺寸参数设计值及容差范围以及经验参数取值范围，得到该电力变压器内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度概率密度函数。通过仿真模型，得到电力变压器最严重短路下短路电流峰值并计算内绕组每个线饼最大辐向短路电动力；计算该电力变压器的内绕组辐向可靠度，最终得到内绕组辐向抗短路能力等级。本发明专利技术能够直观体现在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力，具有很高的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法
本专利技术属于电力系统运行安全
，更具体地涉及一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法。
技术介绍
电力变压器作为电网中最昂贵最重要的设备，电力变压器的健康水平和运行状况好坏直接关系到电网运行的安全与稳定。近些年随着电网容量和电压等级的提高，变压器短路故障导致的恶性事故不断增加，这种情况已直接威胁到电网安全运行。变压器在突发短路故障时，绕组内流过很大的短路电流，从而使线圈受到很大的电动力，这可能会导致变压器绕组的永久变形、机械强度下降等。另外，考虑到变压器的内绕组是抵抗短路电动力的薄弱环节，尤其是辐向失稳已成为绕组耐受短路的重要问题，所以对电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法的研究显得尤为重要。目前，国内外研究者针对变压器内绕组辐向抗短路能力做了大量的研究，关于变压器内绕组的辐向短路电动力以及辐向临界失稳强度已经有了广泛认可的计算方法，并在此基础上提出了变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法。现有的评估方法在参考大量标准规程和实例计算的基础上，给出了辐向短路电动力以及辐向失稳强度的计算方法，进而通过构造安全系数(即辐向临界失稳强度与最大幅向短路力之比)来对变压器内绕组辐向抗短路能力进行评估。然而，已有的评估方法多是针对刚出厂的变压器绕组进行检测评估的，检测通过方可投入运行，但是，变压器在经过长期运行之后，其绕组的机械强度及抗短路能力较出厂时均会有所下降，出厂时的评估结果并不能准确反映在运电力变压器内绕组的实际抗短路能力，对于长期运行后的电力变压器仍采用出厂时的各技术参数来计算内绕组辐向失稳强度会导致评估结果与实际情况不符。同时，这些评估方法大多未考虑到变压器在实际制造过程中的种种原因导致其内绕组强度服从某一分布而不是一个定值，这会使得评估结果略高于实际变压器内绕组辐向抗短路能力。最后，现有的评估方法大多基于安全系数来评估变压器内绕组辐向抗短路能力，难以直观地看出变压器在承受突发短路时内绕组发生辐向失稳故障的概率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法。本专利技术充分考虑到电力变压器出厂时其内绕组机械强度不一，并且能够直观地体现其内绕组辐向失稳概率，具有很高的实用性。本专利技术提出的一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选择任一在运电力变压器作为待评电力变压器，根据该电力变压器在评估前最后一次进行的内绕组变形测试的测试结果，计算内绕组变形状态量影响因子Kτ，并根据影响因子Kτ修正电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度公式；所述内绕组变形测试包括：频率响应测试、绕组间电容量测试和短路阻抗测试；2)根据待评电力变压器的设计文件获得对电力变压器的内绕组辐向临界失稳强度有影响的尺寸参数的设计值及其容差范围，根据日本变压器专业委员会编撰的《变压器线圈短路时的机械强度》，获得对电力变压器的内绕组辐向临界失稳强度有影响的经验参数的取值范围，基于蒙特卡洛模拟理论得到该电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度概率密度函数fFb(Fb)；3)根据待评电力变压器的线圈匝数、线圈高度与线饼个数，以及运行方式，构建仿真模型，得到该电力变压器在发生每种外部短路时内绕组中通过的短路电流峰值，并选取其中的最大值作为最严重短路情况下的短路电流峰值Im；4)根据步骤3)得到的最严重短路情况下的短路电流峰值Im计算该电力变压器的内绕组每个线饼的最大辐向短路电动力Fc；5)根据步骤2)得到的该电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度概率密度函数fFb(Fb)，以及步骤4)得到的最大辐向短路电动力Fc，计算该电力变压器的内绕组辐向可靠度R，最终得到待评电力变压器对应的内绕组辐向抗短路能力等级。本专利技术的特点及有益效果在于：本专利技术方法基于蒙特卡洛模拟理论得到在运电力变压器内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度概率密度函数。当待评电力变压器内绕组的尺寸参数设计值及其容差范围与经验参数的取值范围已知时，可以针对内绕组各参数随机产生K组在范围内变化并符合一定分布的数值，然后每次从这些数值中提取一组数值代入临界失稳强度修正公式，继而得到K组临界失稳强度，然后对这K组临界失稳强度进行统计分析，得到其分布特性及概率密度函数，使得评估结果更为准确。本专利技术方法根据在运电力变压器内绕组每个线饼的辐向失稳强度概率密度函数及其最大辐向短路电动力来计算出内绕组在承受突发短路时的可靠度及故障率，并以此划分内绕组辐向抗短路能力的评估等级，从评估结果中可以直观地看出内绕组在承受突发短路时可能发生辐向失稳的概率。附图说明图1是本专利技术的一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法整体流程图。图2是本专利技术中步骤1)的流程图。图3是本专利技术中步骤2)的的流程图。具体实施方法本专利技术提出的一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法，下面结合附图和具体实施例进一步详细说明如下。本专利技术提出的一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法，整体流程如图1所示，包括以下步骤：1)选择任一在运电力变压器作为待评电力变压器，根据该电力变压器在评估前最后一次进行的内绕组变形测试(电力部门开展的内绕组变形测试，是一个诊断性试验，是一般在不良工况尤其是短路故障之后开展的测试试验，不是常规测试，也没有周期性要求。所述内绕组变形测试包括：频率响应测试、绕组间电容量测试、短路阻抗测试，这些测试的测试结果可以用于诊断评估变压器绕组抗短路能力)的测试结果，计算内绕组变形状态量影响因子Kτ，并根据影响因子Kτ修正电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度公式。2)根据待评电力变压器的设计文件获得对电力变压器的内绕组辐向临界失稳强度有影响的尺寸参数的设计值及其容差范围(±10％)，所述尺寸参数包括：铜导线的弹性模量、每根导线的辐向高度与每根导线的轴向高度，每种参数的容差范围均为该参数设计值的±10％；根据相关标准(即日本的变压器专业委员会编撰的《变压器线圈短路时的机械强度》)获得对电力变压器的内绕组辐向临界失稳强度有影响的经验参数(即表示线股间粘结状态的经验系数)的取值范围，基于蒙特卡洛模拟理论利用MATLAB得到该电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度概率密度函数fFb(Fb)。3)根据待评电力变压器的相关参数，包括：线圈匝数、线圈高度与线饼个数，以及运行方式(电力变压器的运行方式有复杂多样，这是根据变压器具体运行情况来定的，而非确定的几种情况)，在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型，得到该电力变压器在发生每种外部短路时内绕组中通过的短路电流峰值，并选取其中的最大值作为最严重短路情况下的短路电流峰值Im。4)根据步骤3)所得到的最严重短路情况下的短路电流峰值Im计算该电力变压器的内绕组每个线饼的最大辐向短路电动力Fc。5)根据步骤2)得到的该电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度概率密度函数fFb(Fb)，以及步骤4)得到的最大辐向短路电动力Fc，计算得到该电力变压器的内绕组辐向可靠度R，最终得到待评电力变压器对应的内绕组辐向抗短路能力等级。所述步骤1)，整体流程如图2所示，具体步骤如下：1-1)根据该电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选择任一在运电力变压器作为待评电力变压器，根据该电力变压器在评估前最后一次进行的内绕组变形测试的测试结果，计算内绕组变形状态量影响因子Kτ，并根据影响因子Kτ修正电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度公式；所述内绕组变形测试包括：频率响应测试、绕组间电容量测试和短路阻抗测试；2)根据待评电力变压器的设计文件获得对电力变压器的内绕组辐向临界失稳强度有影响的尺寸参数的设计值及其容差范围，根据日本变压器专业委员会编撰的《变压器线圈短路时的机械强度》，获得对电力变压器的内绕组辐向临界失稳强度有影响的经验参数的取值范围，基于蒙特卡洛模拟理论得到该电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度概率密度函数

【技术特征摘要】
1.一种在运电力变压器内绕组辐向抗短路能力的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选择任一在运电力变压器作为待评电力变压器，根据该电力变压器在评估前最后一次进行的内绕组变形测试的测试结果，计算内绕组变形状态量影响因子Kτ，并根据影响因子Kτ修正电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度公式；所述内绕组变形测试包括：频率响应测试、绕组间电容量测试和短路阻抗测试；2)根据待评电力变压器的设计文件获得对电力变压器的内绕组辐向临界失稳强度有影响的尺寸参数的设计值及其容差范围，根据日本变压器专业委员会编撰的《变压器线圈短路时的机械强度》，获得对电力变压器的内绕组辐向临界失稳强度有影响的经验参数的取值范围，基于蒙特卡洛模拟理论得到该电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度概率密度函数3)根据待评电力变压器的线圈匝数、线圈高度与线饼个数，以及运行方式，构建仿真模型，得到该电力变压器在发生每种外部短路时内绕组中通过的短路电流峰值，并选取其中的最大值作为最严重短路情况下的短路电流峰值Im；4)根据步骤3)得到的最严重短路情况下的短路电流峰值Im计算该电力变压器的内绕组每个线饼的最大辐向短路电动力Fc；5)根据步骤2)得到的该电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度概率密度函数以及步骤4)得到的最大辐向短路电动力Fc，计算该电力变压器的内绕组辐向可靠度R，最终得到待评电力变压器对应的内绕组辐向抗短路能力等级。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)具体步骤如下：1-1)根据该电力变压器频率响应测试结果，得到频率响应影响因子K1，表达式如下：其中，RXF为相关系数，代表此次频率响应测试得到的传递函数曲线H1(f)与变压器出厂时频率响应测试得到的传递函数曲线H0(f)之间的相似程度；1-2)根据该电力变压器绕组间电容量测试结果，得到绕组间电容量影响因子K2，表达式如下：其中，C1表示该电力变压器出厂时绕组间电容量测试得到的绕组间电容量；C2表示该电力变压器此次绕组间电容量测试得到的绕组间电容量；DC表示绕组间电容量变化量的百分比；1-3)根据该电力变压器短路阻抗测试结果，得到短路阻抗影响因子K3，表达式如下：其中，Z1表示该电力变压器出厂时短路阻抗测试得到的短路阻抗值；Z2表示此次短路阻抗测试得到的该电力变压器短路阻抗值；DZ表示短路阻抗变化量的百分比；1-4)根据步骤1-1)至1-3)分别得到的频率响应影响因子K1、绕组间电容量影响因子K2与短路阻抗影响因子K3，得到绕组变形状态量影响因子Kτ，表达式如下：1-5)根据步骤1-4)得到的绕组变形状态量影响因子Kτ，修正在运电力变压器的内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度公式，得到内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度修正公式如下：其中，Fb为内绕组每个线饼的辐向临界失稳强度，E表示铜导线的弹性模量；R表示线圈的平均半径，单...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚俊伟，杨星磊，何奇，项川，王春，邓玲，谢琼瑶，
申请(专利权)人：国网湖北省电力公司宜昌供电公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42