[发明专利]用于估计变压器或者电抗器的绕组封装上的夹持力的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于估计变压器或者电抗器的绕组封装上的夹持力的方法和设备，该绕组封装包括具有连接的至少一个绕组和铁心。本发明对于在现场确定使用中的电力变压器的绕组夹持力而言具有实用性和有用性。

背景技术

电力变压器需要耐受短路的动态影响而无损坏。然而，在短路期间，在电力变压器的绕组封装上的电磁力很大。因此，夹持绕组以在短路期间抵抗电磁力。由于材料老化和收缩、反复热循环、短路等，夹持力在变压器的寿命期间减少。减少的夹持力因而将降低电力变压器的短路耐受能力。因此，重要的是评估如何硬性地夹持绕组封装以保证变压器的短路耐受能力。

为了确定电力变压器的绕组封装的夹持力，常规地例如通过测量压制板的螺栓的转矩来检查变压器内部，然而这要求变压器停止工作相当长的时间，同时必须将变压器排空油并且经常必须从油箱中提起带电部分。此外，无论何时打开变压器油箱，总有污染的风险。

已知在变压器绝缘中使用的压制板的强非线性应变-应力特性引起与在绕组上的夹持力有关的机械谐振频率。如果减少夹持力，则机械谐振频率移向更低频率。因此通过确定机械谐振频率可以确定夹持力。

专利SU1390643已经公开一种用于检查诸如电机、变压器线圈、扼流圈等电气设备的浸渍绕组质量的方法。该检查是基于通过绕组传递脉冲电流而生成的振动的物理现象，此后根据振动信号评估绕组的质量。

在标题为“Dynamic response of power transformers under axialshort circuit forces，Part 2-Winding and clamps as a combined system”(IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems，第PAS-92卷，第五期，1973年9-10月，第1567-1576页)的论文中，可以发现一种用于确定绕组的机械谐振频率的数值方法。这一方法提供了一种数值解决方案或者一种计算绕组的机械谐振频率的数学模型，然后比较计算的谐振频率与测试的谐振频率。该论文已经表明在变压器绝缘中使用的压制板的非线性应变-应力引起与夹持力有关的绕组机械谐振频率。然而，该方法基于一种用于计算绕组机械谐振频率的数学模型，而不是在现场的直接测量。这意味着必须进行模型验证。然而，这对于现场的变压器而言并不实际，因为它是基于实验室中的线圈作为所用技术。

虽然建议可以通过分析变压器振动来确定夹持力，并且已知绕组的机械谐振频率与在变压器的绕组上的夹持力相关，但是如今并不存在用于确定变压器的绕组封装的机械谐振频率的有用且实际的方法。

一般也关注获知变压器或者电抗器发声有多少。查明该发声的一种方式是确定变压器或者电抗器的谐振频率。需要例如现场以实用方式确定谐振频率而无复杂操作。

发明内容

本发明的一个目的在于，提供一种适合于现场执行的用于为变压器或者电抗器的绕组封装确定振动模式的机械谐振频率的改进方法。

这一目的由如权利要求1限定的方法实现。

这样的方法包括：向绕组的连接供应电流脉冲，以便激励绕组；测量由电流脉冲而生成的绕组封装的振动；基于测量的振动来计算机械谐振频率；以及基于计算的机械谐振频率和在预期机械谐振频率与夹持力之间的预定关系，来估计在绕组封装上的夹持力。

当绕组面临撞击时，它将在多种振动模式中振动。然而，需要根据应用的目的来识别或者测量特定振动模式。根据本发明，通过供应电流脉冲，在期望的振动模式中激励绕组。

虽然电流激励可以激励绕组，但是并非它们中的所有都以充分强度激励期望的振动模式。例如，在正常操作期间的稳态50Hz电流仅激励50Hz及其谐波。因此，这一方法具有限制。

根据本发明，通过绕组注入电流脉冲。由此，在这一绕组中生成电流，并且激励期望的振动模式。

本发明使得可以激励期望的振动模式。因此，举例而言，这与排出变压器内的油以允许检查内部相比，是一种用于为变压器确定期望的振动模式的机械谐振频率的简单和实用的方法。可以通过在变压器的油箱壁外侧上附接测量装置来简单地测量振动。可以基于测量的振动，来简单地计算绕组的机械谐振频率。

在振动专家之中，将期望的振动模式分类为具有针对变压器的绕组封装的固定端的轴向对称振动模式。