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簡析配電變壓器健康狀態(tài)在線監(jiān)測與評估方法研究

發(fā)布日期： 2015-08-12 發(fā)布：  

  2015年8期目錄       本期共收錄文章20篇

　　【摘 要】隨著科技的不斷進步，人們?nèi)粘Ｋ褂玫呐潆娮儔涸O(shè)備越來越復雜，設(shè)備所面臨的問題也在逐漸增多。此時，對配電變壓器健康狀態(tài)的檢測與評估顯得尤為重要。本文筆者闡述了在線監(jiān)測配電變壓器健康狀態(tài)的意義以及重要性，并提出相應的評估方法，以供參考。
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　　【關(guān)鍵詞】配電變壓器；在線監(jiān)測；評估方法
　　配電變壓器簡稱為“配變”，是指在配電系統(tǒng)中，根據(jù)電磁感應定律變換交流電壓、電流，從而傳輸電能的一種靜止電器。配電變壓器是一種靜止的電器設(shè)備，它是用來將某一數(shù)值的交流電壓，變成頻率相同的另一種或幾種數(shù)值不同的電壓設(shè)備。不能及時的檢測出變壓器的的健康狀態(tài)，是造成電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的主要原因。本文筆者闡述檢測變壓器健康狀態(tài)的意義及重要性，并對此提出了一些評估方法，使人們能夠更多的關(guān)注此項研究。
　　1 在線監(jiān)測變壓器健康狀態(tài)的意義
　　配電變壓器在電力系統(tǒng)中有著舉足輕重的重要性，它承擔著電力系統(tǒng)中電壓的變換，以及分配電能和傳輸電能，可以說是電力系統(tǒng)中非常重要的輸變電設(shè)備。而且配電變壓器所面對的大多是終端用戶，它的重要作用在于：保障供電的安全性、可靠性。但由于傳統(tǒng)的變壓器設(shè)備有的過于老舊，不能及時的檢測出系統(tǒng)的故障，所以會導致設(shè)備由于長期運行，從而使變壓器出現(xiàn)了劣化的現(xiàn)象，進而導致設(shè)備出現(xiàn)故障，引起一系列事故的發(fā)生。
　　配電變壓器的故障分為兩方面，一方面是內(nèi)部故障，另一方面是外部故障。內(nèi)部故障可以分為以下幾種情況：燒組線匝間的線匝發(fā)生了故障、燒組之間出現(xiàn)短路現(xiàn)象、由于發(fā)生了燒組從而導致引出線通過其外殼而造成的故障。外部故障的情況主要表現(xiàn)為：絕緣的套管通過設(shè)備外殼所發(fā)生的接地短路的故障，以及由于引出線間發(fā)生了故障，導致配電變壓器的內(nèi)部出現(xiàn)故障以及燒組的變形等。
　　以上故障的出現(xiàn)，都將會影響設(shè)備的正常運行，從而引發(fā)系統(tǒng)故障，進而造成一系列的危害。所以在線監(jiān)測變壓器的健康狀態(tài)對設(shè)備的安全運行有著重要的意義。
　　2 配電變壓器在線監(jiān)測的方法
　　根據(jù)變壓器出現(xiàn)故障部位進行分類，分為：繞組故障、引線故障、設(shè)備分解開關(guān)故障等。通過對1991-2000年間數(shù)據(jù)的調(diào)查，將變壓器發(fā)生故障的單位進行如下統(tǒng)計，結(jié)果如表1：
　　表1 變壓器故障部位的故障次數(shù)
　　故障的部位 繞組故障 鐵芯故障 分接開關(guān)故障 引線故障 套管故障 絕緣故障 密封故障 其他部位故障 總計
　　故障的次數(shù) 118 68 39 27 30 17 8 10 317
　　所得百分比（%） 38.1 22.2 12.8 8.9 9.9 6 2.4 3.5 104.8
　　從表一能夠看出，繞組故障發(fā)生的故障次數(shù)最多，由此得出結(jié)論：繞組故障是配電變壓器及電力系統(tǒng)的最大威脅。所以，到繞組故障進行在線監(jiān)測，能夠最大限度避免變壓器發(fā)生故障。
　　傳統(tǒng)監(jiān)測變壓器燒組故障的方法有：低壓脈沖法、短路電抗法、頻率響應法。由于過去所使用的傳統(tǒng)測量方法都是離線方式測量，不能滿足于如今持續(xù)供電的需求，當電力系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)問題時，應使用的是離線檢測方法，所以不能及時檢測出系統(tǒng)的故障問題。所以應使用新的檢測方法，使其能夠在線監(jiān)測系統(tǒng)，以防止系統(tǒng)出現(xiàn)故障問題。
　　新的檢查方法為短路電抗的在線監(jiān)測方法，這種檢測方法是根據(jù)變壓器的一次側(cè)電壓沒有明顯變化，且在運行過程中變壓器的電流不會改變，在每次測量過程中，都需要對配電變壓器進行測量，利用此種方式進行測量，能將測量的誤差控制在大約1%以內(nèi)。
　　同時在這種測量方式的基礎(chǔ)上，還研制出一種，，不需受激磁流所影響的配電變壓器短路電抗的在線測量方法。這種測量方法適合側(cè)電壓能夠隨著電網(wǎng)電壓波動的變壓器，它的測量方式很簡單，只需測量變壓器在兩種不同的電壓負荷下，所產(chǎn)生的電壓、電流，并通過測量結(jié)果計算出短路電抗數(shù)值。短路電抗的數(shù)值能夠反映出繞組是否出現(xiàn)問題，所以可將此種測量方法應用在不同容量體積的變電器中，再通過做實驗的形式，驗證實驗的可行度。
　　3 配電變壓器在線測量的實驗
　　本文通過對配電變壓器的短路電抗進行在線的仿真實驗，利用Matlab系列的Simulink仿真教程，選取五組進行實驗。實驗所采用的變壓器分別是容量為30千伏安、50千伏安、100千伏安、400千伏安以及1000千伏安，并且額定頻率為50赫茲的油浸式的變壓器。該實驗必須保證在特定的范圍內(nèi)，采集兩次在不同負載的情況下，變壓器的電壓數(shù)值和電流數(shù)值，并通過公式算出變壓器的短路電抗值。
　　以100千伏安為例，測量數(shù)據(jù)如表格2：
　　表2 100千伏安的變壓器數(shù)值
　　采集的數(shù)據(jù) 負載一 負載二
　　UA-KUa/IA 15.6992377093162+/38.0313814512082i 15.7041533998678+/38.0975942866531i
　　IA/kIA 1.990046803424128+/0.1126305297577024i 1.992558981965292+/0.1142467952836147i
　　UB-KUb/IB 14.7944375062512+/38.0056309878381i 15.6781913714165+/38.0508455112087i
　　Ib/kIB 1.010049198450517+/0.1126225519106598i 1.112547375241890+/0.11422757499598591i
　　UC-KUC/IC 14.7845335834968+/38.1226550756228i 15.6706409809756+/38.1966828614395i
　　IC/kIC 1.1100410935253478+/0.1126244639474995i 1.092536514766085+/0.1142472294522623i
　　再將以上所得數(shù)據(jù)根據(jù)公式進行計算，進而計算出所得的短路電抗。最后在計算所得數(shù)的平均值。使用這種測量方式，能夠準確有效的測量出變壓器的短路電抗值，從而實現(xiàn)在線監(jiān)測。
　　4 評估方式
　　配電變壓器的狀態(tài)評估是指將變壓器的運行狀況以及質(zhì)量，定期的維修記錄和在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的狀態(tài)評估。目前，我國眾多學者在變電器的評估方法上投入了大量的人力，物力，精力，經(jīng)過一段時間的研究，終于取得了一些成果。
　　首先是利用模糊數(shù)學的方式，對變壓器的狀態(tài)進行分析，并根據(jù)技術(shù)人員提供的建議，在模糊數(shù)學理論知識的基礎(chǔ)上，建立多層狀態(tài)的評估模型，并通過實驗，對變壓器狀態(tài)進行評估。
　　還可以利用灰色聚類的決策方法，對變壓器的健康狀態(tài)進行評估。首先將變壓器的健康狀態(tài)設(shè)置為灰色級，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)置灰類的白化權(quán)函數(shù)，最后評估出配電電壓器健康狀態(tài)值。
　　變壓器的評估狀態(tài)方式還有很多種，例如：決策樹模型評估方式、基于數(shù)據(jù)變化的變壓器狀態(tài)評估方式等。
　　5 結(jié)語
　　實施配電變壓器的在線監(jiān)測有著極其重要的作用，與傳統(tǒng)離線檢測方式相比，在線監(jiān)測提高了電力系統(tǒng)的安全性，同時利用筆者所提出的檢測方式，測量變壓器的短路電抗值操作更加簡單，且效果更好。在變電器的評估方法上，仍存在許多不足之處，隨著人們未來的深入研究，定會實現(xiàn)配電變壓器健康狀態(tài)的在線監(jiān)測與評估。
　　參考文獻：
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  本文關(guān)鍵詞：配電變壓器健康狀態(tài)在線監(jiān)測與評估方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。