基于模糊集合理论的变压器匝间短路保护算法及仿真研究

介绍了一种适合EMTP仿真程序的变压器模型，该模型能模拟变压器各种匝间短路和绕组对地短路；结合传统的比率制动式差动保护，提出了基于模糊集合理论的变压器匝间短路保护新算法，利用隶属函数使得制动系数能根据变压器不同的运行工况作出相应的调整。仿真结果表明该算法具有很大的灵活性和自适应性，既保证了在区外故障时有足够的可靠性，在区内匝间短路时又具有很高的灵敏度。     

基于电压、电流不平衡度差值的干式变压器匝间短路故障识别方法

干式变压器绕组发生轻微匝间短路时,相电压、相电流等电气量变化甚微,不能作为表征匝间短路故障的敏感特征量,导致相应保护措施缺失,运行过程中设备烧毁事故时有发生。通过建立干式变压器“场-路”耦合仿真模型,利用实际试验和工程计算获取的状态参数,验证模型的准确性。通过建立和分析其绕组匝间短路故障数学模型,提取相电压、相电流不平衡度标幺值的差值,作为判断匝间短路故障的特征量。通过仿真分析不同工况下其绕组发生匝间短路故障时不同电气量的变化情况,论证了所提新故障特征量不仅能提前感知绕组匝间短路故障,而且能够克服固有的三相不对称及不平衡运行带来的影响,有效性、灵敏性兼顾,为实时监测干式变压器绕组匝间绝缘状态提供一种新方法。     

基于“场-路”耦合有限元分析法的变压器短路电抗仿真的研究

短路电抗法是检测电力变压器绕组变形的有效方法之一,开展变压器短路电抗的仿真计算研究,对于获取各种绕组变形故障时的特征信息具有重要意义。基于实验室中一台模型变压器的结构参数,分别建立了绕组正常及存在匝间短路故障时的有限元仿真模型,利用"磁-路"耦合的方法对变压器的漏磁场和漏感参数进行了计算,分析了绕组变形位置与变压器漏磁场之间的关系,并与在模型变压器上的实验结果进行了对比,结果表明:绕组内部发生匝间短路故障时,在径向中部的匝间短路对漏磁场的影响较大,而在轴向中层绕组的匝间短路对漏磁场的影响较小。研究成果对于指导短路电抗法的现场应用和绕组故障的检测提供了一定的理论依据。     

应用有限元分析电力变压器绕组匝间短路的暂态特征

电力变压器做为变电站的关键核心设备,是电力系统安全稳定运行的基础,直接影响着供电可靠性.为了通过数值仿真方法重现电力变压器绕组单匝短路时的暂态过程,从而探讨验证故障机理,预测短路电动力,寻找与变压器绕组匝间短路密切相关的电气状态量,作者采用ANSYS E-lectronics Desktop有限元仿真软件建立与实际变压器一致的"场-路"耦合仿真模型,将变压器的空载损耗、空载电流、负载损耗及短路阻抗等性能参数的仿真值、解析计算值以及试验值做对比,在验证模型可靠准确的基础上,仿真研究变压器二次绕组在轴向与径向不同位置发生单匝短路时电磁参数、线匝受力和绕组损耗等暂态特征,并分析参数最大变化率及对外显示敏感程度,为变压器抗短路能力提升措施的研究提供理论依据,以及为配电变压器匝间绝缘在线监测、故障诊断与保护控制提供有利帮助.     

变压器一次侧匝间短路参数与特征分析

变压器作为电力系统中传送电能的关键设备,其一次侧发生匝间短路产生的故障电流将对变压器本身、发电机和电网产生较大冲击,影响电力系统的电能质量和稳定性。针对变压器匝间短路电流计算问题,通过试验变压器的稳态和暂态实测数据在三维有限元软件FLUX中建立仿真模型,基于此模型,进行不同匝数和位置的匝间故障仿真。同时考虑绕组自感、互感与短路匝数及位置的关系,提出了一种根据回路电压方程组计算故障电流的方法。与FLUX得到的仿真结果对比,验证了计算方法的正确性。最后通过FLUX软件的后处理功能对比研究了变压器发生不同类型匝间短路后的内部电磁场变化规律。     

故障分量比率差动对变压器轻微故障检测的研究

章将故障分量的比率差动保护与传统比率差动保护在检测变压器内部轻微故障，如匝间短路、高阻接地短路动作灵敏度方面作了一些比较，用EMTP建立了变压器匝间短路和高阻接地的模型，并在模型的基础上进行了仿真验证，充分说明了故障分量比率差动保护在性能上的优越性。     

变压器匝间短路建模及其实际应用

针对变压器匝间短路问题,提出将短路绕组等效成两个不同绕组的思路,并以三绕组变压器低压侧匝间短路为例进行建模,首先把发生短路的三绕组变压器等效为四绕组变压器,然后推导变压器的中低压侧电压公式。根据公式不仅可以计算短路信息,还证明了中低压侧电压都有明显降低,且低压绕组电压降低更严重。利用建立的模型,对广西电网某220 kV变压器匝间短路事故进行Matlab仿真分析,仿真曲线及短路匝数判断与实际录波波形及检查结果吻合,验证了模型的正确性。     

匝间短路故障下电力变压器绕组的物理特征分析

电力变压器绕组匝间绝缘状态与其安全运行水平密切相关,揭示单匝短路故障时绕组的多物理场特征有利于获取匝间绝缘状态信息,以避免设备损坏事故的发生。针对在实际试验研究中变压器绕组单匝短路系列故障设置困难问题,采用ANSYSElectronicsDesktop有限元仿真软件建立与实际变压器一致的"场–路"耦合模型,并导入Workbench协同仿真平台,进行"电磁–结构"与"电磁–热"的多物理场耦合仿真分析。通过在变压器模型外电路中设定二次绕组某时刻发生单匝短路故障,仿真研究该故障变压器的电磁、机械及温度等多物理参数变化特征及分布规律,得到故障情况下绕组受力情况及易变形部位,同时通过分析线匝损耗及绕组温升情况,得到匝间短路故障对变压器的危害主要在于损耗温升导致绝缘劣化而非受力变形,为电力变压器抗短路能力提升措施应用及其匝间短路故障在线检测和保护技术研究,提供理论依据。     

10 kV油浸式变压器匝间短路故障反演与定位

为了解决油浸式变压器内部匝间短路故障在线定位的问题,提出了匝间短路故障反演定位方法,实现了采用无接触测量的油箱外壳红外测温数据对内部故障位置和发热量进行反演计算的目标。首先建立了油浸式变压器传热正演计算模型,并基于正演模型提出了匝间短路故障反演计算方法;然后将故障反演求解问题转化为变压器内部热源参数最优化问题,采用二维粒子群算法进行寻优求解。采用变压器温升试验对模型仿真结果有效性进行了验证,并进行匝间短路故障案例分析。研究结果表明,提出的匝间短路故障反演算法的故障位置定位误差平均值为5.60%,可有效对油浸式变压器匝间短路故障进行在线反演定位计算。     

多绕组电力变压器内部短路稳态分析:（二）实验验证与差动保护灵敏度分析

通过在一台三相双绕组电力变压器内部设置各种短路来测试线端电压和电流，并与仿真计算的结果进行比较，验证了所提出的变压器内部短路故障分析的电路模型和计算方法。在此基础上，根据所设置的对地短路、匝间短路、相间短路等3种类型短路故障的仿真计算结果，分析了现有差动保护对这种变压器的保护灵敏度，指出纵差保护的灵敏度基本令人满意，而要提高零差保护的灵敏度，还需要进一步研究补偿措施。