电力Transformer模型绕组不同α值下的故障诊断

可在www.sciencedirect.com上在线ScienceDirect电气系统与信息技术学报2（2015）172不同α值下电力Transformer模型绕组的故障诊断G.H. Ksumade via， G.R. Gurumurthyb，1研究学者，JAIN大学，电子电气工程系，Acharya技术学院，班加罗尔560107，印度卡纳塔克邦b印度卡纳塔克邦班加罗尔560068牛津工程学院电气电子工程系2015年6月20日在线发布摘要电力Transformer高压绕组线路端出现的暂态过电压会导致绕组绝缘失效故障可能是从绕组到地，也可能是绕组的匝或段之间在大多数情况下，可以通过线路端子处出现的浪涌电压波形的变化来检测绕组对地故障然而，由于故障识别中涉及的复杂性，匝之间的绝缘故障的检测可能是困难的在本文中，进行了仿真研究的电力Transformer模型绕组匝间故障识别已报告。电力Transformer高压绕组由8段、16段和24段表示分析了用不同分段数表示的同一型号绕组的中性点电流波形绕组考虑的α值（“α”值是绕组的总接地电容与总串联电容的平方根）为5、10和20。分析时考虑了标准雷电冲击电压（1.2/50 µs波形）。计算机模拟已经进行了使用软件PSPICE版本10.0。中性点电流和频率响应分析方法已被用于识别Transformer模型绕组的区段内的故障©2015 作 者 。 ElsevierB.V. 制 作 和 托 管 这 是 CCBY-NC-ND 许 可 证 下 的 开 放 获 取 文 章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。关键词：雷电过电压;变压器模型绕组;绝缘失效;中性点电流;频率响应分析1. 介绍高压Transformer绕组线路端出现暂态过电压会导致绕组绝缘失效这是因为，根据浪涌电压的上升时间以及绕组的“α”值，沿绕组长度的电压分布可能高度不均匀此外，在电压分布朝向稳态行为*通讯作者。联系电话：+91 9945331319。电子邮件地址：kusumadevigh@gmail.com（G.H. Kusumadevi），grgurumurthy@yahoo.com（G.R. Gurumurthy）。1电话：+91 9845038229。电子研究所（ERI）负责同行评审http://dx.doi.org/10.1016/j.jesit.2015.06.0042314-7172/© 2015作者。Elsevier B. V.制作和托管这是CC BY-NC-ND许可证下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。G.H. 库苏马德维乡Gurumurthy/电气系统和信息技术杂志2（2015）172173−Fig. 1.冲击电压下Transformer绕组的等效电路。（Blume等人，1952年; Vasutinsky，1962年; Heller和Veverka，1968年; Greenwood，1971年; Künner等人，2000年）。绕组与地之间、绕组匝间和绕组段间的过电压都有可能引起绕组绝缘故障。通常，绕组对地之间的绝缘故障可以通过故障引起的瞬态电压波形的然而，在绕组的匝和区段之间的绝缘失效的情况下，由于 测 量 参 数 的 记 录 中 涉 及 的 复 杂 性 ， 故 障 检 测 可 能 是 困 难 的 （ Ansari 等 人 ， 2009;Ansari 等 人 ，2010;Grover，1962;DickandErven，1978;RyszardandBertrand，1988）。为了研究绕组匝间和段间的绝缘故障，对Transformer模型绕组进行了研究。为了研究的目的，所选模型绕组被表示为由8段、16段和24段组成对于这些表示中的每一个，选择了α值5、10和通过对模型绕组进行计算机仿真，得到了绕组有故障和无故障时线路端出现0.75 pu标准雷电冲击电压（1.2/50µs波形）时的使用PSPICE 10.0版软件进行了模拟。2. Transformer模型绕组为了分析沿高压电力Transformer绕组长度的浪涌电压分布，绕组可以由如图1所示的由许多类似部分组成的等效电路表示（Blume等人，1952;Vasutinsky，1962; Heller and Veverka，1968; Greenwood，1971）. 每个部分是相同的，并由串联电感“L“表示一个部分的绕组匝的自感，部分M 12，M 21，. . . 、M1.12、M12.1、. . .表示匝间绝缘的串联电容Cs和表示匝与地之间绝缘的接地电容CG 在分析用8段、16段和24段表示的绕组时，使用了12个互感（Grover，1962）。3. 仿真结果图图2和图3分别示出了对于α = 10的模型绕组的16段表示，在没有故障（IWO）和有故障（IWF）的情况下获得的中性电流波形。中性点与地之间的电阻为5▲。图图4示出了中性电流波形（IWFIWO）的差异。中性点电流差波形清楚地显示了一个由相对低的振荡组成的区域，该区域由于第8段中的故障而使线偏移到零以上。从零到低频振荡的近似平均电流线的电流偏移幅度约为185µA。对于16段和24段绕组表示和不同段绕组中的故障，对于α值10和20获得了类似的结果 这些结果列于表1中。 我们从表1中观察到中性电流差异幅度主要在100-200 µA范围内。然而，即使中性点与地之间的中性点电流测量电阻为174G.H. 库苏马德维乡Gurumurthy/电气系统和信息技术杂志2（2015）172图二. α= 10时的中性点电流，16节无故障。图三. α= 10时的中性点电流，16节，第8节故障。见图4。α= 10时，16段中性点电流波形（IWF−IWO表1α= 10和20时的中性电流差值−1691SL. 号α值线路终端段故障零线电流差值幅度（IWF−IWO）（µA）110月11902月41883月811445月12月16−907620月11917月41848月82199 12日-7650 16日-1330G.H. 库苏马德维乡Gurumurthy/电气系统和信息技术杂志2（2015）172175−−图五.在α= 5时，8个部分的中性点电流波形（IWF−IWO见图6。α= 5时模型绕组无故障的频率响应，8段100▲而不是5▲。当α值等于5时，（IWFIWO）的波形构成了巨大的振荡，这妨碍了中性点电流差的相对稳定（非常低幅度的振荡）近似值的识别图1显示了8段（IWFIWO）的代表性记录，代表α = 5的模型绕组，第5段有故障。 五、为了克服这个问题，对于α= 5和8段表示，通过记录输入电压为10 V（r.m.s）和中性点对地电阻为50▲的各种频率下的中性点电流幅度进行频率响应分析。这些数据用于计算各种频率的响应无故障绕组的响应如图6图7显示了绕组第5段故障的相同响应。此外，表2中还显示了不同区段（α = 5）故障时模型绕组的8个区段表示的频率响应详情。对应于第一峰频率，峰的变化在40%至大于200%的范围内。从该表中我们观察到，在绕组区段中具有故障的情况下，峰值显著不同。然而，变化幅度（峰值）出现的频率相差不超过与无故障情况下峰值幅度出现时的频率值相比，在部分故障情况下为±3.5%图7.第一次会议。α= 5时，8段模型绕组第5段故障模型绕组的频率响应表2α= 5时的频率响应数据SL编号故障第1峰第2峰第三峰第四峰第五峰第六峰部分频率幅度频率幅度频率幅度频率幅度频率幅度频率幅度（千赫兹）（pu）（千赫兹）（pu）（千赫兹） （pu）（千赫兹） （pu）（千赫兹） （pu）（千赫兹） （pu）1无过错75.70.3131.780.27177.930.077219.940.023250.960.067301.40.0182月177.560.43131.360.096173.781.17209.530.061245.490.183294.190.0313第375.850.789131.840.519178.290.072214.580.028251.250.057283.010.0104月575.820.361134.910.345117.690.176214.670.027251.270.072275.420.00425月877.560.439138.620.311181.90.116217.90.041263.980.023316.380.0037176G.H. 库苏马德维乡Gurumurthy/电气系统和信息技术杂志2（2015）172G.H. 库苏马德维乡Gurumurthy/电气系统和信息技术杂志2（2015）172177这里可以注意到，Transformer绕组的α值可以通过实验测量，也可以通过适当的低电压测量获得绕组的频率响应（Dick和Erven，1978）。4. 结论通过对Transformer模型绕组中性点电流的仿真和分析表明，当α值大于等于10时，绕组故障时中性点电流幅值会相当大对于这些类型的绕组，中性点的差值大小。有故障和无故障的电流提供了测试期间绕组中故障发生的信息。对于α值为5或更低的绕组，中性电流值不会随故障的发生而有明显的不同。对于这些情况，可以通过对无故障绕组和有故障绕组的频率响应分析来识别有故障绕组。确认作者KusumaDevi G.H.要感谢班加罗尔阿查里亚理工学院和班加罗尔耆那教大学的当局以及作者G.R.Gurumurthy感谢班加罗尔牛津工程学院的所有合作和鼓励。引用Ansari，M.Z.A.，Gurumurthy，G.R.，Amarnath，J.，2009. 采用金属氧化物浪涌吸收器，降低了功率Transformer绕组部分的电压应力。国际应用工程研究杂志4（08），1457-1468。Ansari，M.Z.A.，Gurumurthy，G.R.，Amarnath，J.，2010年。 带有金属氧化物浪涌吸收块的电力Transformer绕组截面的模拟，部分截面存在缺陷。Int.J.Appl.Eng.Res.5（02），313-321.Blume，L.F.，例如，一九五二年 变压器工程。 约翰·威尔和儿子们。迪克EP欧文，C.C.，一九七八年用频率响应分析进行变压器诊断试验。 IEEE Trans. 电力供应。 系统 97（6）。Greenwood，Alan，1971. 电力系统过渡。 我是跨学科的Grover，F.W.，一九六二年 电感计算：工作公式和表格。出版社，纽约。Heller，B.，Veverka，A.，一九六八年 电机中的静电现象。 Iliffe Books Ltd，伦敦。Künner，E.，Zaengal，W.S.，Künner，J.，两千 高压工程基础。 另一个，新的。马莱夫斯基河Poulin，B.，1988. 用传递函数法进行变压器冲击试验。IEEETrans. 电力熟食店v. 3（2）. Vasutinsky，S.B.，一九六二年电力变压器的原理、操作和设计。 PSG技术学院，哥印拜陀，印度，Tamilnadu。