[发明专利]基于平波电抗器磁场变化的匝间短路故障程度检测方法

说明书

本发明公开了一种基于平波电抗器磁场变化的匝间短路故障程度检测方法，构建平波电抗器三维仿真模型与二维仿真简化模型，对模型依照匝间短路故障中心的位置进行分区，对各个测量点处的磁场变化与故障程度进行曲线拟合，计算得到故障程度和磁场变化百分比之间的故障程度检测函数；将实时测得的磁场强度变化量代入故障程度检测函数，得到发生匝间短路的故障程度。

技术领域

本发明涉及一种基于平波电抗器磁场变化的匝间短路故障程度检测方法。

背景技术

干式空心电抗器(Dry-type Air-core Reactors,DAR)在国内外应用广泛，然而一旦发生匝间短路故障，短路环中产生的大电流会对线圈造成损坏，甚至烧毁电抗器进而引起火灾。作为DAR最常见的故障之一，有必要寻找有效的方法检测其匝间绝缘，及时发现设备的不正常运行状态，预防匝间短路故障的发生。

针对电抗器匝间短路问题，许多专家学者研究并提出了多种检测方法，但都具有一定的缺点，具体的：

1)电气量检测法：可直接检测电压、电流等参量的变化，准确有效，但不能达到预警的目的；

2)烟感检测法：检测过热燃烧产生的烟气，原理简单易实现，但受环境影响较大，精确度较差；

3)温度检测法：检测故障区域发热情况，较为直观，但检测及时性稍差，且传感器选择及布置困难；

4)应力感应检测法：检测匝间应力突变，但易受外界影响，且对传感器灵敏度有较高要求；

5)探测线圈检测法：检测短路环涡流在探测线圈中感应出的电压波形，具备实时监控能力，但对发生于电抗器横轴中的故障反应不够灵敏。综上，现有的检测方法各具优势但测量自由度较弱，即检测位置较为固定，不便于安装拆卸及扩展，因此在保证检测精度的基础上，寻求一种更加自由便捷的检测方法十分必要。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于平波电抗器磁场变化的匝间短路故障程度检测方法，本发明通过在平波电抗器特定的测量点放置磁场测量仪器，实时检测其磁场强度并与其正常运行时的磁场强度进行对比得出磁场变化量，将发生故障前后的磁场强度变化量代入故障程度检测函数即可得到发生匝间短路的故障程度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于平波电抗器磁场变化的匝间短路故障程度检测方法，包括以下步骤：

构建平波电抗器三维仿真模型与二维仿真简化模型，对模型依照匝间短路故障中心的位置进行分区；

对各个测量点处的磁场变化与故障程度进行曲线拟合，计算得到故障程度和磁场变化百分比之间的故障程度检测函数；

将实时测得的磁场强度变化量代入故障程度检测函数，得到发生匝间短路的故障程度。

进一步的，根据平波电抗器三维仿真模型，以电抗器三维仿真模型图中的Z轴与Y轴建立二维仿真模型。

进一步的，在二维仿真模型中设定匝间短路故障，当第k层线圈发生匝间短路故障时，定义匝间短路的故障程度s为短路环的高度与第k层线圈的高度的百分比。

进一步的，本方法适用于故障匝数不超过本层线圈匝数的1/3的情况。

进一步的，在进行分区时，将匝间短路故障的中心位于电抗器总高度2/3以上时定义为第一故障，故障中心低于总高度2/3且高于1/3时定义为第二故障，故障中心低于1/3时定义为第三故障。

进一步的，所述测量点选取电抗器外部的点。

优选的，所述测量点包括距离电抗器中心轴向中心轴方向0.5-1.5米点处的点，以及沿径向中心轴方向2.3-3.4米点处的点。