基于光纤漏磁场测量的变压器磁平衡保护研究.pdfVIP

2024年2月电工技术学报Vol.39No.3

第39卷第3期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2024

DOI:10.19595/ki.1000-6753.tces.221959

基于光纤漏磁场测量的变压器磁平衡

保护研究

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邓祥力朱宏业严康张展刘世明

（1.上海电力大学电气工程学院上海2000902.山东大学电气工程学院济南250061）

摘要针对变压器绕组变形、轻微匝间故障等早期故障，传统的保护方案一般难以进行有效

的诊断，根据变压器绕组漏磁场变化可以灵敏地检测出绕组的早期故障，但缺乏适用于工程应用

的绕组漏磁场分析的解析方法和在线测量方案。针对这些问题，该文计算了简化模型下的变压器

绕组漏磁场分布，通过测量绕组上、下表面和中部的漏磁感应强度，提出故障分量磁平衡保护的

整定方法和判别逻辑。最后，建立了Ansys的仿真模型和动模实验模型，验证了保护方案具有不

受负荷变化及不受励磁涌流的影响，并且区内故障检测灵敏度高的优点。

关键词：变压器保护匝间短路绕组变形磁平衡保护

中图分类号：TM41

0引言漏磁场探测线圈的在线检测方法，对绕组绝缘破坏

进行了检测。文献[10]利用探测线圈检测漏磁场的

变压器在电力系统中担任转换和分配电能的作

方法，判别绕组发生匝间故障并确定故障位置。文

用，当其受到多次外部短路电动力的冲击后，绕组

献[11]建立了变压器绕组的三维有限元模型，并针

可能会发生不可逆的形变[1]。一旦长期运行在轻度

对其漏磁场分布特征进行了相应分析。由于探测线

[2]

绕组变形下，极易导致变压器绕组出现匝间故障。

圈在油浸式变压器中有短路风险，因此，文献[12-14]

在绕组匝间故障的初期，传统的差动保护灵敏度较

提出在变压器制造的同时埋入光纤，根据光纤受力

低，难以对变压器形成有效保护，一旦任其长期运

变形的原理，进行变压器绕组变形在线监测，但是

行在故障状态，极易使得故障进一步发展为层间短

这种方法实际应用困难。采用漏磁场能量积分法可

路，甚至发生相间短路，最终导致变压器烧毁[3]。据

计算出绕组漏感，因此也有文献[15]利用漏感参数辨

相关统计，绕组匝间短路在变压器绕组故障中约占

识法识别绕组变形。文献[16]建立了一种不同状态下

50%～60%[4]。因此，有必要提出一种新型保护方案，

的漏感迭代计算的变压器多状态模型，为早期故障识

能够检测变压器的绕组变形和轻微匝间故障，对变别提供了新思路。文献[17-18]利用漏感参数变化识别

压器的检修维护都具有重要意义。绕组匝间故障。文献[19]利用在线计算短