用于估计变压器或者电抗器的绕组封装上的夹持力的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于估计在变压器或者电抗器的绕组封装上的绕组夹持力的方法和设备，该绕组封装包括具有连接（１ａ，１ｂ）的至少一个绕组（１）和铁心。该设备包括：电流脉冲生成器（４），配置成生成足以激励绕组的电流脉冲；用于向绕组供应电流脉冲的装置；传感器（６），用于测量由电流脉冲所生成的变压器或者电抗器的振动；以及计算单元（８），配置成基于测量的振动来计算所述机械谐振频率，并且基于计算的机械谐振频率和在预期机械谐振频率与夹持力之间的预定关系，来估计在绕组封装上的夹持力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于估计变压器或者电抗器的绕组封装上的夹持力的方法和设 备，该绕组封装包括具有连接的至少一个绕组和铁心。本专利技术对于在现场确定使用中的 电力变压器的绕组夹持力而言具有实用性和有用性。
技术介绍
电力变压器需要耐受短路的动态影响而无损坏。然而，在短路期间，在电力变 压器的绕组封装上的电磁力很大。因此，夹持绕组以在短路期间抵抗电磁力。由于材料 老化和收缩、反复热循环、短路等，夹持力在变压器的寿命期间减少。减少的夹持力因 而将降低电力变压器的短路耐受能力。因此，重要的是评估如何硬性地夹持绕组封装以 保证变压器的短路耐受能力。为了确定电力变压器的绕组封装的夹持力，常规地例如通过测量压制板的螺栓 的转矩来检查变压器内部，然而这要求变压器停止工作相当长的时间，同时必须将变压 器排空油并且经常必须从油箱中提起带电部分。此外，无论何时打开变压器油箱，总有 污染的风险。已知在变压器绝缘中使用的压制板的强非线性应变-应力特性引起与在绕组上 的夹持力有关的机械谐振频率。如果减少夹持力，则机械谐振频率移向更低频率。因此 通过确定机械谐振频率可以确定夹持力。专利SU1390643已经公开一种用于检查诸如电机、变压器线圈、扼流圈等电气 设备的浸渍绕组质量的方法。该检查是基于通过绕组传递脉冲电流而生成的振动的物理 现象，此后根据振动信号评估绕组的质量。在标题为"Dynamic response of power transformers under axial short circuit forces, Part 2-Winding and clamps as a combined system” (IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems,第PAS-92卷，第五期，1973年9_10月，第1567-1576页)的论文中，可以发现一种用于确定绕组的机械谐振频率的数值方法。这一方法提供了一种数值解决方案 或者一种计算绕组的机械谐振频率的数学模型，然后比较计算的谐振频率与测试的谐振 频率。该论文已经表明在变压器绝缘中使用的压制板的非线性应变-应力引起与夹持力 有关的绕组机械谐振频率。然而，该方法基于一种用于计算绕组机械谐振频率的数学模 型，而不是在现场的直接测量。这意味着必须进行模型验证。然而，这对于现场的变压 器而言并不实际，因为它是基于实验室中的线圈作为所用技术。虽然建议可以通过分析变压器振动来确定夹持力，并且已知绕组的机械谐振频 率与在变压器的绕组上的夹持力相关，但是如今并不存在用于确定变压器的绕组封装的 机械谐振频率的有用且实际的方法。一般也关注获知变压器或者电抗器发声有多少。查明该发声的一种方式是确定 变压器或者电抗器的谐振频率。需要例如现场以实用方式确定谐振频率而无复杂操作。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于，提供一种适合于现场执行的用于为变压器或者电抗器 的绕组封装确定振动模式的机械谐振频率的改进方法。这一目的由如权利要求1限定的方法实现。这样的方法包括向绕组的连接供应电流脉冲，以便激励绕组；测量由电流脉 冲而生成的绕组封装的振动；基于测量的振动来计算机械谐振频率；以及基于计算的机 械谐振频率和在预期机械谐振频率与夹持力之间的预定关系，来估计在绕组封装上的夹 持力。当绕组面临撞击时，它将在多种振动模式中振动。然而，需要根据应用的目的 来识别或者测量特定振动模式。根据本专利技术，通过供应电流脉冲，在期望的振动模式中 激励绕组。虽然电流激励可以激励绕组，但是并非它们中的所有都以充分强度激励期望的 振动模式。例如，在正常操作期间的稳态50Hz电流仅激励50Hz及其谐波。因此，这 一方法具有限制。根据本专利技术，通过绕组注入电流脉冲。由此，在这一绕组中生成电流，并且激 励期望的振动模式。本专利技术使得可以激励期望的振动模式。因此，举例而言，这与排出变压器内的 油以允许检查内部相比，是一种用于为变压器确定期望的振动模式的机械谐振频率的简 单和实用的方法。可以通过在变压器的油箱壁外侧上附接测量装置来简单地测量振动。 可以基于测量的振动，来简单地计算绕组的机械谐振频率。在振动专家之中，将期望的振动模式分类为具有针对变压器的绕组封装的固定 端的轴向对称振动模式。通过确定轴向对称振动模式的机械谐振频率，可以估计夹持力。为了确定轴向 对称振动模式的机械谐振频率，应当在轴向对称振动模式中激励绕组。可以测量绕组的 振动，并且可以基于测量的振动，来计算影响夹持的绕组机械谐振频率。可以基于计算 的机械谐振频率和在机械谐振频率与夹持力之间的预定关系，来估计绕组的夹持力。如 果计算的机械谐振频率低于预期机械谐振频率，则表明变压器的夹持力减少，因为当减 少夹持力时，机械谐振频率移向更低频率。建立在机械谐振频率与夹持力之间的关系使本专利技术更为实际和有用。根据本专利技术的一个实施方式，基于变压器的额定功率和额定电压，在数学上估 计在预期机械谐振频率与夹持之间的预定关系。根据本专利技术的一个实施方式，变压器的绕组封装包括具有连接的初级和次级绕 组，该方法包括电布置次级绕组的连接，以使得当向初级绕组的连接供应电流脉冲时， 在期望的振动模式中有效地激励绕组。根据本专利技术的一个优选实施方式，布置次级绕组的连接以使得短路次级绕组。 在次级绕组短路时，在与短路期间相同的期望的轴向对称振动模式中同时激励所有绕 组。次级绕组短路的又一优点在于，由于初级绕组的阻抗更低，所以电流脉冲需要比额 定电压低得多的电压来激励绕组。因此需要的电压不是将损坏绕组绝缘的过电压。根据本专利技术的一个实施方式，电流脉冲具有与预期机械谐振频率的上升时间接 近或者比其更短的上升时间。这相对于其它谐振而言增强对轴向对称谐振的激励。否 则，激励大量谐振或者不激励谐振。大量谐振造成难以挑选期望的谐振。可以根据变压 器的类型，来预先粗略地计算变压器的绕组的预期机械谐振频率。因此，根据本专利技术的方法可用于确定在变压器的绕组封装上的夹持力。本专利技术的另一目的在于，提供一种用于为变压器或者电抗器的绕组封装确定振 动模式的机械谐振频率的设备。这一目的由如权利要求7所述的设备实现。这样的设备包括电流脉冲生成器，配置成生成足以激励绕组的电流脉冲；用 于向绕组供应电流脉冲的装置；传感器，用于测量由电流脉冲而生成的变压器或者电抗 器的振动；以及计算单元，配置成基于测量的振动来计算机械谐振频率，以及基于计算 的机械谐振频率和在预期机械谐振频率与夹持力之间的预定关系，来估计在绕组封装上 的夹持力。这样的设备可以用作无破坏性诊断工具，以在现场确定变压器或者电抗器的绕 组夹持力。这样的设备进行的测量将无损于绕组，因为所用电压并非过电压。根据本专利技术的一个实施方式，传感器是加速度计。为了测量振动，将加速度计 恰好放置于电抗器或者变压器的油箱壁外侧上。该位置可以在绕组上方或者下方。使用 加速度计以获得信号的恰当振幅是经济的，并且易于在现场进行测量。根据本专利技术的一个实施方式，脉冲生成器包括将连接到初级绕组的电路，该电 路包括电容器、布置成对电容器进行充电的直流电压源和在激活时配置成通过对电容器 进行放电来生成电流脉冲的开关。为了注入电流脉冲，电容器由直流电压源充电、然后通过接通开关在初级绕本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于估计在变压器或者电抗器的绕组封装上的绕组夹持力的方法，所述绕组封装包括具有连接的至少一个绕组和铁心，其特征在于，所述方法包括：　　－向所述绕组的所述连接供应电流脉冲，以便激励所述绕组，　　－测量由所述电流脉冲而生成的所述绕组封装的振动，　　－基于所述测量的振动来计算所述机械谐振频率，以及　　－基于所述计算的机械谐振频率和在预期机械谐振频率与所述夹持力之间的预定关系，来估计在所述绕组封装上的所述夹持力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T瓦斯，T本特森，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]