[发明专利]大型变压器卷铁心片间短路的检测方法

摘要

本发明公开了大型变压器卷铁心片间短路的检测系统及方法。通过在卷铁心首尾加一个直流电压源，通过罗氏线圈和示波器采集流过铁心的电流值；然后采用微元分析的方法对卷绕路径方向的等效电阻进行准确求解，以计算出卷铁心的实际等效电阻；最后通过实际等效电阻与理论等效电阻的比较，判断卷铁心是否发生片间短路，并确定短路片数与位置。该检测系统及方法有效提升了卷铁心变压器片间短路的检测效率。

主权项

1.大型变压器卷铁心片间短路的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：1)逐级推算每一级卷绕路径长度，得到第i级硅钢带的卷绕长度l_i的表达式为：l_i＝2π(r+id)+2(s+q)+d，i∈{1,2,3,L,2n}式中，s为心柱长度，q为铁轭长度，r为圆角半径，d为硅钢带厚度，2n为卷绕总圈数；2)设每级卷绕的硅钢带首尾宽度分别为m₀,m₁,m₂,…,m_2n+1，其中m₀和m_n分别为宽度最小值和最大值，则硅钢带宽度m_j可表示为：式中，j∈{1,2,3,L,n,n+1,n+2,L,2n,2n+1}，R为铁心外截面半径；同时可得卷绕第i级铁心硅钢带宽度g_i(x)与该级卷绕路径上的位置x的函数关系式：3)对宽度渐变硅钢带电阻值进行积分求和，得出卷铁心卷绕首尾外接直流电压源时的等效电阻的表达式：式中ρ为硅钢材质的电阻率；表征卷绕总圈数的参数n按照下式计算：其中[·]为取整运算；4)判断卷绕工艺是否合格：式中，R_exp＝U/I_exp，I_exp为数字示波器测量到的电流值，U为外加直流电压源的电压值；ε为相对误差百分比；若ε≤1％则认为卷绕合格，否则认为存在问题，需进行缺陷排查，并转到步骤5)；5)计算故障等效电阻：式中，R_k为第k级，k+1级，…，k+p‑1级硅钢带片间短路的短路电阻，k为发生片间短路的第一级，p为片间短路片数，且满足k+p‑1≤2n；故障等效电阻R_eq^*的范围如下：6)通过上述R_eq^*带入p＝5，p＝10，p＝15,...,p＝t可得故障等效电阻R_eq^*的范围Δ₍₅₎,Δ₍₁₀₎,Δ₍₁₅₎,…Δ_(t)，并与实际等效电阻R_exp进行比对，若R_exp∈Δ_(t)，即t片片间短路；7)当已经确定片间短路片数p＝t，再依据步骤5)中故障短路电阻R_eq*的计算公式，推导出发生片间短路的第一级级数k。