变压器绕组变形检测装置研究与设计硕士学位论文(编辑修改稿)

变压器绕组变形检测装置研究与设计硕士学位论文(编辑修改稿)内容摘要：

.............................................................. 44 图 调用 ........................................................................................................ 44 图 OpenDevice 子函数模块 ........................................................................................ 45 图 CY7C680_CloseDevice 子函数模块 ..................................................................... 45 图 CY7C680_Read 子函数模块 .................................................................................... 45 图 蝶形运算符 ................................................................................................................ 48 图 N 点 DFT 的一次时域抽取分解图 ....................................................................... 48 图 将 N/2 点 DFT 分解成两个 N/4 点 DFT 的蝶形运算图 ..................................... 49 图 数据采集系统的组成结构 .................................................................................... 51 图 数据采集 .vi ........................................................................................................... 51 图 频率响应 .vi ........................................................................................................... 52 图 单相绕组匝间短路时测得的频率响应特性曲线 .............................................. 53 图 单相绕组 线圈鼓包后 测得的 幅频响应特性曲 线 .............................................. 54 图 遭受突发性短路电流冲击前后测得的频率响应特性曲线 ............................. 54 硕士学位论文 V 附表索引 表 相关系数的参考数据 ..............................................................................................11 表 常用的分发例程 ...................................................................................................... 35 表 直接计算 DFT 和 FFT 算法运算量的比较 ............................................................ 50 硕士学位论文 1 第 1 章 绪 论 引言 电力变压器在运行过程中不可避免地要遭受各种故障短路电流的冲击。 一旦短路故障发生在变压器出口附近，如果绕组内部机械结构存在薄弱环节，必然会产生绕组扭曲、鼓包或移位等变形现象，严重时甚至导致突发性损坏事故。 变压器在遭受短路故降电流冲击后，绕组发生局部变形，即使没有立即损坏，也有可能留下严重的故障隐患： (1)绝缘距离发生改变，固体绝缘受到损伤，导致发生局部放电。 当遇到雷电过电压作用时，便有可能发生匝间、饼间击穿，导致突发性绝缘事故，甚至在正常运行电压下，因局部放电的长期作用而发生绝缘击穿事故。 (2)绕组机械性能下降。 当再次遭受短路事故时，将承受不住巨大的电动力作用而发生损坏事故。 因此，开展变压器绕组变形 测试工作，及时发现有问题的变压器，对防止变压器事故的发生 有重要的作用。 设计变压器绕组变形检测装置的意义 变压器绕组变形后，有的会立即发生损坏事故，更多的则是仍能继续运行一段时间，运行时间的长短取决于变形的严重程度和部位。 显然，这种变压器是带“病”运行，具有故障隐患。 这是因为： (1)绝缘距离发生变化，或固体绝缘受到损伤，导致局部放电发生。 当遇到过电压作用时，绕组便有可能发生饼 间或匝间击穿，导致突发性绝缘事故，甚至在正常运行电压下，因局部放电的长期作用，绝缘损伤部位逐渐扩大，最终导致变压器发生绝缘击穿事故 [1]。 例如，某台 180MVA、 220kV的电力变压器，低压侧短路后，用常规试验方法没有发现问题，投 入运行 4个 月后 ．突然发生损坏事故。 (2)绕组机械性能下降，当再次遭受到短路电流冲击时，将承受不住巨大的冲击电动力的作用而发生损坏事故。 例如，某台 250MVA、 500kV的电力变压器，低压侧遭短路冲击后，常规实验没有发现任何现象，投入运行后 1年，在一次短路事故中损坏。 (3)累积效 应。 运行经验表明，运行变压器一旦发生绕组变形，将导致累积效应，出现恶性循环。 例如，某台 、 110kV的电力变压器，在运行的 7年中， 10kV侧曾遭受多次冲击，经吊罩检查发现其内部绕组已存在严重变形现象。 若不是及时发现绕组变形，很难说这台变压器在什么时候发生事故。 变压器绕组变形检测装置研究与设计 2 再如，某电厂的一台 63000/110升压变压器，发生短路后速断保护跳开三侧断路器，经预防性试验合格再投运 1个月后，油中特征气体增长。 停运检修发现35kV绕组已整体变形，包括 10kV绕组多处有露铜，导线有烧融现象。 因此，对于绕组已有变形但仍 在运行的电力变压器来说，虽然并不意味着会立即发生绝缘击穿事故，但根据变形情况不同，当再次遭受并不大的过电流或过电压，甚至在正常运行的铁磁振动作用下，也可能导致绝缘击穿事故。 所以，在有的所谓“雷击”或“突发”事故中，很可能隐藏着绕组变形的故障因素。 我国电力部门制定的反事故措施中也明确规定，变压器出口短路或近区短路后，应该进行绕组变形试验。 一定要防止电力变压器在经历出口短路或近区短路后，未经任何试验和检查就试投。 我国部分省市的电力公司也要求 110kV及以上变压器在交接时应该进行绕组变形试验以判断变压器在运输 及吊装过程中，有无造成绕组的移位和变形。 及时发现那些变形较严重但却仍在运行着的变压器，并有计划地进行吊罩检查和检修，对于防止变压器损坏事故的发生，有重要的作用。 为此目前世界上许多国家都在积极开展变压器绕组变形的诊断工作，有些国家 (如意大利 )甚至把绕组变形的诊断，当成了变压器预防性试验项目。 当制造厂没有提供有关绕组变形的原始图谱时，交接时测量所得数据也可以当作被测绕组的原始资料。 所以 研究并设计 变 压器绕组变形检测装置 ， 测量这些数据 有着非常重要的 实际 意义。 方便 在以后的运行过程中，发生故障时，作为绕组有无变形及 其变形程度如何的判断依据。 国内外研究现状 目前变压器绕组变形测试仪在电力系统应用广泛。 国内市场有相关的产品供应，进口产品以瑞典 PAX公司为代表，其频率范围达到 1Hz～ 10MHz、动态检测范围达到 120dB～ 20dB且测量精度小于177。 目前国产变压器绕组变形测试仪有三种型号，分别是武汉高压电器研究所、华北电力科学研究院 (华北中试所 )、北京电力科学研究院三家生产的。 每套价格 2527万元左右，而进口每套需 45万元。 目前用的较多的是北京电力科学研究院生产的 TDT型变压器绕组变形测试仪，其 扫描 频 率范围达到 1KHz～ 2MHz、动态检测范围达到 100dB～ 20dB且测量精度为177。 1dB。 其他一些公司例如：武汉市国力电气设备有限公司的 GLRZBX变压器绕组变形测试仪、上海国试电力科技有限公司的 GBR1000型变压器绕组变形测试仪、保定市金威电力仪器有限公司的 JW3000型变压器绕组变形测试仪 、武汉恒威国电电力设备有限公司的 HWBR绕组变形测试仪 、国电西高的 GDRBII绕组变形测试仪、中国武汉市国电华瑞电业测试科技有限公司 的 BRZ1800变压器绕组变形测试仪 均硕士学位论文 3 能 达到以下标准： 扫描方式：采用线性分布 的扫频测量方式 ； 扫频测量频点： 1K2MHz(可选 )，测量点数 1000点 ； 扫描频率精度：信号源输出正弦信号的频率精度不大于 %； 测量精度： 177。 1dB； 信号输出为标准正弦波，幅度软件自动调节，最大幅度 177。 10V ，输出阻抗为50Ω ； 采集通道，采集激励信号，采集相应信号 ； 测量动态范围宽： 100dB～ 20dB； 采集通道输入阻抗： 1MΩ ； 量化精度： 12位 ； 扫描测量范围： 1kHz～ 2MHz； 其中武汉市国力电气设备有限公司和武汉恒威国电电力设备有限公司生产的 绕组变形测试仪其测量精度能 达到 ，但是这两个公司的通道最大存储容量不足，致使数据传输时间变长。 上海国试电力科技有限公司 和 保定市金威电力仪器有限公司的变压器绕组变形测试仪 的测量点数不到 20xx 点，致使测量结果不精确。 国电西高的绕组变形测试仪 测试精度不高，通道最大存储量 也 不足。 中国武汉市国电华瑞电业测试科技有限公司 的变压器绕组变形测试仪也存在精度不高的问题。 精度高，测量点数多，必然会出现数据传输时间长 、 上位机数据处理时间长的问题。 以上公司生产的变压器绕组变形测试仪， 对一台高、中、低绕组的电力变压器 进行绕组变形测量，总需时间 大都 在 10 分钟 以上。 综合看来，进口产品稳定性和重复性好 ，但价格 昂贵 且精度不高。 而国产产品 ， 可重复性差 、 抗干扰能力差，导致现场测量的结果不准确， 达 不 到国外水平 ，因此 其总体性能 还有待提高。 基于此种情况， 本课题在深入研究国内外在变压器绕组变形测试方面的相关理论和测量技术的基础上 设计出一种新型的变压器绕组变形检测装置。 力图达到测试系统精度高 、速度快、运行 可靠，且成本低的目的。 研究的内容 针对目前国内外的情况，研究 目前变压器绕组变形检测仪的存在的缺点。 对这些缺点改进后，设计了一种新型的变压器绕组变形检测装置 ， 基于此需要做的工作有以下几点 ： （ 1） 研究导致变压器绕组变形的原因 ，分析在不同形变的情况下在不同的变压器绕组变形检测装置研究与设计 4 频率段其绕组表现出的等效电阻、等效电感、等效电容 ， 并研究该频段下其频响曲线的变化情况。 （ 2） 研究国内外测量变压器绕组变形的方 法 ，然后 比较这些方法的优缺点并研究这些方法的可行性。 最终 确定本课题选用 的 测量 方法 并对 该 方法 进行 深入研究。 （ 3） 以 已选用的测量方法 为理论基础设计绕组变形检测 装置的硬件系统 框架 ， 根据测试指标设计并优化 配置硬件系统中 的各个电路模块 ，然后对各个模块进行模拟实验验证其可靠性及准确性，最后通过联 调确定整个电路系统。 （ 4） 编写下位机与上位机通讯的接口程序（动态链接库 DLL）。 在 LabVIEW软件 平台下通过调用 该 动态链接库 ,就 可以 实现 LabVIEW 软件 与 USB 设备 通讯。 首先需要的是编写 USB 驱动程序，然后结合 Win32 函数 利用 Visual C++软件编译生成 LabVIEW 可调用的动态链接库。 （ 5） 动态链接库程序 编写好后 ， 在 LabVIEW 平台下 编写上位机数据采集程序 并调用该动态链接库就可以把数据从 USB 设备 中 取出。 把取出的数据送到上位机数据处理程序，由此程序计算在不同频率点的幅频值然后绘制 整条幅频曲 线。 （ 6） 实验 中， 用已知 故障情况 下的 变压器做样本， 检测此变压器的幅频曲线 ， 比较 其 投入使用前的幅频曲线和 其 故障后的幅频曲线 ， 分析数据结果 并验证变压器绕组变形 检测 装置的测试速度及准确性。 硕士学位论文 5 第 2 章 变压器绕组变形的测试方法 引言 国电发 [20xx3]598号文《防止电力生产重大事故的二十五项重点。