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大型电力变压器励磁涌流及内部故障研究

张振亚  
【摘要】:大型电力变压器是电力传输过程中不可或缺的电气设备之一。随着广大电力用户的用电需求增大,电力传输电压等级的提高,以及工业制造水平上升,单台变压器的容量也变得越来越大,一旦发生故障遭到破坏,必然会对社会生产生活产生影响并且造成巨大的经济损失。必须避免励磁涌流带来的保护误动和匝间故障引起的保护拒动问题,尽管已经提出了基于端部电流和电压的各种保护方法用于变压器的保护当中,但是由于励磁涌流带来的保护误动和匝间故障拒动问题仍时有发生。究其原因,变压器是一个复杂的电磁耦合设备,因缺乏科学有力的分析工具,对变压器运行的内部特征研究不够深入,致使变压器保护无法像线路保护那样可以比较准确地计算出故障电气量的变化情况以至于长期以来动作正确率低于线路保护。本文依托智能电网联合基金项目“电力变压器多参量自适应保护与安全运行基础研究”,本项目主要研究变压器基于物理场的故障辨识方法,将电、磁、压力、流速、超声等多参量进行融合的多参量自适应保护。本文在总结相关文献的基础上,重点研究项目中漏磁参量特征,旨在从漏磁参量上区分变压器的各种运行工况,从而为多参量变压器保护提供漏磁特征判据。本文对电力变压器漏磁场的国内外研究概况进行了论述,并以一台型号为SF10-50000/110k V真实尺寸变压器为研究对象,通过对其结构进行的合理简化和假定,利用有限元电磁仿真软件,搭建变压器三维计算模型,对变压器正常运行、励磁涌流、匝间故障工况进行仿真,以及对变压器不同空载合闸角度下的励磁涌流和不同短路位置的匝间故障仿真,从变压器绕组轴向和上铁轭幅向两个方向上,对不同运行工况下漏磁的峰值、对称性等进行定性、定量分析。结果表明:在变压器正常运行、励磁涌流、匝间故障等不同工况下运行时,在漏磁的峰值、对称性上都存在着明显的差异。根据以上结论,提出了两条基于变压器漏磁参量的故障识别方法。


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