【摘 要】
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基于频响法的变压器离线绕组故障检测技术可以有效检测出变压器的绕组故障,但该方法的实施必需停运变压器,不利于变压器的长期安全有效运行,所以研究在线检测技术势在必行。而在线检测技术面临的首要问题就是确保扫频激励信号不受运行中变压器产生的强电磁的干扰,且不影响变压器的正常运行。为了解决上述问题,本文研究了基于电容耦合原理的非侵入式传感器扫频信号注入装置,并尝试使用该传感器将信号注入正在运行中的变压器。首
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基于频响法的变压器离线绕组故障检测技术可以有效检测出变压器的绕组故障,但该方法的实施必需停运变压器,不利于变压器的长期安全有效运行,所以研究在线检测技术势在必行。而在线检测技术面临的首要问题就是确保扫频激励信号不受运行中变压器产生的强电磁的干扰,且不影响变压器的正常运行。为了解决上述问题,本文研究了基于电容耦合原理的非侵入式传感器扫频信号注入装置,并尝试使用该传感器将信号注入正在运行中的变压器。首先建立了等效电路模型,研究该模型的容、感性故障频响曲线的变化规律;利用该模型研究了耦合回路、母线阻抗、套管绝缘击穿故障对频响曲的影响;研究了耦合回路参数变化对频响曲线增益的影响;搭建了套管有限元2D模型,分析了传感器对套管外绝缘电场分布的影响,外绝缘最大场强均分布在导杆与第一层电极之间,且安装传感器会使法兰周围的电场强度由1.44 kV/cm增加至2.66kV/cm,但改变后的场强依然小于绝缘击穿场强;并基于上述研究设计了传感器的结构与尺寸,采用了长350mm、宽20mm、厚1mm的304不锈钢制作了圆环式传感器,并实现了将10V激励信号有效注入进套管内,在套管中检测出相位后移、幅值0.5V的响应信号。研究结果表明,耦合回路、套管绝缘击穿故障会使频响曲线的增益改变,但趋势与零点、极点的分布并未改变;母线阻抗不会影响频响曲线,但套管鼓包故障和严重老化时,频响曲线的波峰波谷会左右偏移,使变压器频响特性失真;被合理设计后的传感器不会造成套管的击穿故障,可用于绕组状态监测时的在线信号注入;选择用圆环式传感器增加接触面积,将激励信号无损的注入到高压绕组内,实现了激励信号的有效注入;为变压器在线信号注入提供了一种新传感器的结构和设计思路。
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