[发明专利]一种基于励磁电流的电力变压器绕组轴向预紧力监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种输变电设备状态在线监测技术，具体是一种基于励磁电流的电力变压器绕组轴向预紧力监测方法，属于智能变电站技术领域。

背景技术

电力变压器是电力系统的重要组成部分，对电网的安全稳定运行至关重要。电力变压器在运行时，绕组会受到交变电磁力的作用而振动，此外铁芯硅钢片在磁场作用下磁致伸缩，也是引起电力变压器振动的主要因素之一。根据安培力的计算法则，电力变压器绕组在径向漏磁感应强度作用下的轴向安培力F_Z为：

F_Z＝KI_σI₁(1+cos2ωt)

式中，I_σ为漏磁场的励磁电流，I₁为绕组电流。由上式可知，电力变压器绕组和铁心受到电磁力的频率为电网基频的2倍，即电力变压器振动的主要频率为100Hz。

据统计，绕组的松动变形是电力变压器的主要故障，已经上升到事故率的首位。目前，绕组变形故障诊断的研究较多，其中应用最为广泛的是频率响应分析法、短路阻抗法和低压脉冲法，但相比于绕组变形，绕组轴向松动而引发的形变小，用于识别故障特征的参数灵敏度较低而导致上述方法不再适用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于励磁电流的电力变压器绕组轴向预紧力监测方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于励磁电流的电力变压器绕组轴向预紧力监测方法，绕组以100Hz的振动切割50Hz的漏磁场将产生50Hz和150Hz两个分量的动生电动势，通过监测空载运行电力变压器在不同试验电压下，绕组励磁电流中50Hz和150Hz分量的变化趋势进行绕组振动状态的评估，根据绕组的振动状态监测预紧力的变化趋势。

绕组以100Hz振动切割50Hz的漏磁场产生的动生电动势的成分可由下式表示，

E(t)∞-K[sin(3ωt)+sin(ωt)]

其中，K为系数，ω为角频率。

电力变压器绕组轴向预紧力监测方法的具体步骤为，

正常电力变压器空载运行时，进行以下步骤：

步骤a：根据预定的振动信号的采样频率和采样时间，利用电流互感器测取正常电力变压器在不同空载试验电压U下的励磁电流；

步骤b：对步骤a中采集到的励磁电流作傅立叶变换，提取励磁电流中的50Hz和150Hz分量的幅值，分别记作μ₅₀和μ₁₅₀，并保存；

电力变压器空载稳定运行时，进行以下步骤：

步骤c：根据预定的振动信号的采样频率和采样时间，利用电流互感器测电力变压器在不同空载试验电压U下稳定运行的励磁电流；

步骤d：对步骤c中采集到的励磁电流作傅立叶变换，提取励磁电流中的50Hz和150Hz分量的幅值，分别记作τ₅₀和τ₁₅₀，并保存；

步骤e：若空载试验电压U小于电力变压器的额定电压，设置阀值M₅₀和M₁₅₀，其中M₅₀和M₁₅₀均大于零，若μ₅₀-τ₅₀＞M₅₀且μ₁₅₀-τ₁₅₀＞M₁₅₀，则判定绕组松动；若空载试验电压U等于或大于电力变压器的额定电压，设置阀值N₅₀和N₁₅₀，其中N₅₀大于零，N₁₅₀小于零，若μ₅₀-τ₅₀＞N₅₀且μ₁₅₀-τ₁₅₀＜N₁₅₀，则判定绕组松动。

本发明所达到的有益效果：本发明根据绕组100Hz振动产生50Hz和150Hz两个动生电动势的特征，通过监测空载运行电力变压器在不同试验电压下，绕组励磁电流中50Hz和150Hz分量的变化趋势实现绕组振动状态的评估，实现绕组预紧力的监测，应用简单方便。

附图说明

图1为本发明流程图。

图2为基于励磁电流的电力变压器绕组轴向预紧力监测系统结构框图。

具体实施方式