[发明专利]轴向磁场差值的匝间短路故障检测方法、系统及应用

说明书

本公开提供了一种轴向磁场差值的匝间短路故障检测方法、系统及应用，测量点选在干式空心电抗器的轴向中心轴的上下顶点，测量点放置磁场测量仪器。实时测量电抗器运行时上顶点与下顶点之间的磁场强度差值并和阈值进行比较，判断电抗器匝间绝缘结构是否完好。整个过程与电抗器无电气连接，不影响电抗器正常运行，且能够实时监测电抗器匝间绝缘状态，具有实时性。

技术领域

本公开涉及一种轴向磁场差值的匝间短路故障检测方法、系统及应用。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

干式空心电抗器采用多包封并绕结构型式，具有价格低、结构简单、质量轻、电抗值恒定不变等优势，在电力系统中得到广泛应用。但近年来干式空心电抗器烧毁事故在大部分地区均有发生，影响了电网安全稳定运行。与相同电压等级的其他设备相比较，其出现故障的概率远远高出其他设备，并且60％以上的故障是由于匝间短路所导致的。因此探究一种灵敏度较高的空心电抗器匝间短路故障监测方法，在电抗器发生匝间短路故障初期及时报警、及时从系统中切除十分必要。

据发明人了解，目前存在一些力图解决上述问题的方法，如漏磁场检测法、高频振荡能量吸收或脉冲电压、雷电冲击等，但是，这些方法在进行检测的过程中，存在适用范围窄，检测过程复杂、困难度大，检测效果不好，投入成本高，会对电抗器本身造成损害，降低了电抗器原本的使用效率等问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种轴向磁场差值的匝间短路故障检测方法、系统及应用，本公开在检测过程中，与电抗器本身并无电气连接，不会影响电抗器的本身性能，且有效降低了投入成本，同时利用轴向磁场差值法来检测匝间短路故障，扩大了电抗器的检测范围。

根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：

一种轴向磁场差值的匝间短路故障检测方法，包括以下步骤：

至少探测电抗器轴向上下顶点和中间部分处的磁场；

计算上下顶点轴向磁场差值，若该差值大于第一阈值，则判定电抗器发生匝间短路故障，否则，确定中间部分的磁场是否大于第二阈值，如果是则判定电抗器发生匝间短路故障，否则，判定电抗器无匝间短路故障。

上述过程，通过两次阈值判断，就可以确定匝间短路故障，检测过程简单，且准确率较高。

作为进一步的限定，基于有限元分析，确定电抗器稳态运行及发生匝间短路故障时磁场分布情况。

所述有限元分析过程为结合数值计算中的离散原理和分片多项式差值原理的基础上，以麦克斯韦方程组为出发点，将空心电抗器产生的磁场由连续的物理量变为离散的数字量，以有限数量单元的若干个自由度为基础，近似模拟出无限且连续的区域上的情况，不断逼近实际值。

通过有限元的分析，能够保证检测过程基础能够不断逼近实际值，在一定程度上保证了准确性。

作为进一步的限定，电抗器稳态运行时，磁力线在端部是呈发散状的，在内部则是以中心部位为轴呈闭合环路，整体沿中心轴线处对称分布。

通过利用电力电抗器可近似看作是轴对称结构的性质，主要分析干式空心电抗器有无匝间短路时轴向磁场的分布特性，通过轴向磁场差值法检测干式空心电抗器的匝间短路故障，与电抗器无电气连接，不影响电抗器正常运行，且能够实时监测电抗器匝间绝缘状态，具有实时性。

作为进一步的限定，电抗器稳态运行时，磁通密度在空心电抗器内部的分布也是对称的，最大值区域为最内层的中间部分。

这种结果表明当干式空心电抗器稳态运行情况下，中心轴上下顶点的磁场分布是对称的，其磁场差值可以视为零。

作为进一步的限定，电抗器发生匝间短路故障时，电抗器上下顶点的磁场分布不再对称。