【摘要】：繞組變形是電力變壓器健康運(yùn)行的重要威脅。由于直觀性好、安全性突出等優(yōu)點(diǎn),超聲波方法在繞組變形檢測領(lǐng)域得到了應(yīng)用。但是,目前的繞組單路超聲波方法檢測效率低且檢測范圍受限。因此,本文提出了繞組超聲波陣列檢測方法,并研發(fā)出基于超聲波陣列的變壓器繞組變形三維成像檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)繞組變形的高效、直觀、量化的三維成像帶電檢測。首先,針對(duì)單路超聲波檢測方法的缺陷,提出了繞組超聲波陣列檢測方法,利用多路超聲波進(jìn)行繞組檢測,能夠顯著提高檢測效率。在此基礎(chǔ)上,提出繞組多點(diǎn)陣列式三維坐標(biāo)生成算法和繞組變形量化表示算法,能夠根據(jù)超聲波陣列傳播時(shí)間和換能器陣列位置,快速地生成繞組多點(diǎn)三維坐標(biāo),并對(duì)繞組變形進(jìn)行量化表示,從而形成了繞組多點(diǎn)陣列式三維成像檢測方法。該方法采用發(fā)射換能器與繞組表面之間距離作為繞組狀態(tài)的特征量,能夠適用于多種不同類型繞組變形,拓展了繞組變形的檢測范圍。其次,在超聲波陣列檢測方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并研制出基于超聲波陣列的繞組檢測硬件系統(tǒng)。首先根據(jù)實(shí)際檢測需求對(duì)超聲波換能器進(jìn)行了選型,接著設(shè)計(jì)了相匹配的超聲波陣列發(fā)射高壓驅(qū)動(dòng)電路、回波處理電路以及溫度補(bǔ)償電路,最終形成了繞組超聲波陣列檢測硬件系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠發(fā)射足夠強(qiáng)度的高頻超聲波,可對(duì)變壓器外殼進(jìn)行穿透,從而在變壓器正常運(yùn)行的情況下對(duì)繞組進(jìn)行多路超聲波檢測,一次就能傳輸繞組多點(diǎn)的檢測數(shù)據(jù)到上位機(jī),實(shí)現(xiàn)了高效、快捷的繞組帶電檢測。最后,設(shè)計(jì)并開發(fā)出基于超聲波陣列的繞組三維成像檢測軟件系統(tǒng)。該軟件能夠?qū)@組多點(diǎn)的超聲波檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,快速地生成繞組的三維狀態(tài)表示圖并對(duì)繞組變形進(jìn)行分析,從而得出變壓器繞組變形的具體程度、性質(zhì)以及位置。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)繞組變形的直觀、量化顯示,能夠?qū)?shí)際檢修工作起到很好的指導(dǎo)作用。
【圖文】：

圖 1-1 110kV 及以上電力變壓器事故損壞部位分布圖Fig.1-1 Damaged parts distribution of 110kV and above power transformer accident變壓器繞組變形是指繞組線圈在機(jī)械力和電動(dòng)力的作用下發(fā)生形狀、尺逆的變化[17]。實(shí)際情況中，不當(dāng)運(yùn)輸、老化乃至地震等因素都能導(dǎo)致電發(fā)生繞組變形[18-20]。變壓器繞組變形種類主要包括整體位移和局部變形移包括整個(gè)繞組發(fā)生移位或部分繞組線圈發(fā)生移位等，但繞組在局部結(jié)未發(fā)生明顯改變；局部變形包括線圈軸向局部變形、線圈徑向局部變形在局部結(jié)構(gòu)上發(fā)生了改變。由于變壓器結(jié)構(gòu)較為封閉，導(dǎo)致繞組變形檢也極高。另外，從較低電壓等級(jí)的配電變壓器到 500kV 等高壓等級(jí)的變壓器，構(gòu)和尺寸也不盡相同。同時(shí)，各等級(jí)變壓器的實(shí)際工作環(huán)境也不同，造變形情況的多變性和復(fù)雜性。根據(jù)上述分析可知，，繞組變形檢測是變壓器故障檢測中的重中之重，有變形檢測方法能夠?qū)ψ儔浩魇鹿势鸬筋A(yù)警作用，避免重大事故的發(fā)生[

U(5)換能器阻抗特性一般實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)射換能器常與超聲波發(fā)射前級(jí)電路相連，接收換能聲波接收后級(jí)電路相連。因此，只有明確換能器的阻抗特性，才能選擇的超聲波換能器以及對(duì)超聲波發(fā)射或接收電路進(jìn)行正確設(shè)計(jì)。一般地，型超聲波換能器，根據(jù)其等效電路，可以對(duì)換能器的阻抗、導(dǎo)納和導(dǎo)納進(jìn)行計(jì)算，從而根據(jù)該參數(shù)對(duì)發(fā)射和接收電路進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。.2 超聲波陣列參數(shù)介紹要實(shí)現(xiàn)超聲波在變壓器絕緣油中傳播、反射，從而對(duì)變壓器繞組進(jìn)行狀首先要選擇液介質(zhì)換能器，它產(chǎn)生的超聲波能在變壓器油中順利傳播。實(shí)際變壓器有多種等級(jí)如 10kV，66kV，110kV，220kV 等。檢測這些要求的測距量程不同，從數(shù)十厘米到數(shù)米不等。所以，要根據(jù)檢測量程能器型號(hào)。本文根據(jù)超聲波的基本參數(shù)和實(shí)際變壓器檢測要求，選擇了頻率為 4聲波換能器，如圖 3-1 所示。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2600828