基于单波特征的变压器局部放电特性及类型识别研究
发布时间：2021-07-10 18:44
随着电力系统的不断发展,高压及特高压直流输电技术能长距离、大容量输送电能,它的优势越来越突出。该技术的快速发展,使得电力系统对电力设备要求提高。在电力系统中有变压器、电缆等电力设备,其中变压器作为这些设施中重要设备之一,它的故障诊断技术在电网运用以及生产制造工业中都十分重要。变压器发生故障前,都有脉冲电流、局部发热或者气体生成。正是产生这些现象,才能用仪器测量出一些数据,这些数据既体现设备的绝缘状态,也能作为分析故障的特征量,同时可利用这些特征量,将它运用于计算机判别故障类型。本文根据变压器局部放电产生机理,研究了局部放电信号的测量、特征提取方式以及识别缺陷类型方式。主要研究工作如下:本文主要研究变压器运行时,其内部缺陷在交流电压下局部放电的情况;分析了放电前各缺陷的电场分布情况。首先根据变器压的绝缘特点,分析出它内部比较常见的几类缺陷,然后再制作出四类缺陷:气隙缺陷、悬浮缺陷、尖端缺陷、沿面缺陷,最后使用有限元仿真软件COMSOL分析这四类缺陷的电场分布的特点。本文搭建了局部放电测试实验平台,在实验过程中使用了特殊工频变压器。该变压器能自动切换缺陷;在进行加压试验时,它能保证实验的安...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
油浸变压器绝缘结构组合图
西华大学硕士学位论文3（a）放电情形（b）等效电路图1.2气隙缺陷三电容模型Fig.1.2Threecapacitancemodelofdefectairgap对于气隙缺陷，在图b的Cc指气隙的电容；Cb指和Cc串联部分的绝缘材料电容，由图a中可以看到，Cb是有气泡上下两部分绝缘材料b1和b2组成。即可以算的电容Cb：2121bbbbbCCCCC(1.1)式中Ca——绝缘其余部分的电容。若在极板上加ua大小交流电压，则出现在Cc的电压为uc，则tUCCCuCCCubcbabcbcsinmax(1.2)由于气隙极其微小，故有Cc>>Cb，进而气隙上的电压uc<<ua。则局部放电发生后，uc随ua增加，直到ua增加达到起始放电电压Us后，uc大小满足气隙Cc放电电压Uc的值后，Cc产生放电。故Cc两端电压迅速从Uc减小到残压Ur。此时放电熄灭，则mbcbruCCCU(1.3)式中um——相应的外施电压；Ur——残余电压（0≤Ur<Uc）放电后由于绝缘恢复，故uc随所施电压增加而增大。当增大至Uc时，再次发生放电，以此类推。（2）悬浮缺陷放电机理变压器中的金属部件由于松动或脱落等原因造成未有效接地，当金属部件处于快速变化的电场中时会产生感应电动势，具有悬浮电位，然后发展成悬浮体与电极间的悬浮放电[9]。（3）尖端缺陷放电机理对于位于电场中的尖端，加压时将引起电场畸变，使尖端缺陷附近的电场强度增加。
基于单波特征的变压器局部放电特性及类型识别研究122典型缺陷研究及仿真2.1变压器的结构及典型缺陷电网系统含有变压器、电缆、互感器等设备，最为常见且核心的电力设备是变压器。一般电力变压器分为干式变压器、油浸式变压器。在高压电力变压器中使用最多的是油浸式变压器，它的组成为线圈、铁芯、油箱、转换开关、变压器油、高压及低压套管等[56]。虽然变压器的组成部件很多，但在运行中发生绝缘事故的部件不多，主要是在套管、绕组、铁芯、转换开关、引线这几个部件中。2.1.1故障类型划分电力变压器的绝缘系统由内绝缘与外绝缘两部分组成，而这两部分又由若干组成部分。外绝缘包括的是套管等绝缘材料，内绝缘包括转换开关绝缘、引线绝缘、绕组绝缘。通常我们将变压器的内部绝缘结构分为下面两类。第一类是其自身部件的绝缘材料，如开关及绕组导线的绝缘纸、油等构成了纵绝缘。第二类是主绝缘，它是以左右绕组之间垫块、绕组相间绝缘纸、油中绝缘板及加上油道等构成油/屏障的类型绝缘结构。图2.1变压器整体结构的绝缘系统Fig.2.1Insulationsystemofintegralstructureoftransformer由上图2.1显示可知，变压器的绝缘结构有多种类型，其类型决定了变压器的故障类型分为外部故障、内部故障。一般引起外绝缘故障的原因较多，如常见的由套管表面闪络导致短路，在引出线处的相间故障等原因；一般引起内部故障的比较多，主要是线圈匝间的短路、各相绕组间短路、由外壳与引出线或绕组相连通，后外壳接地引起故障等。当然，它的故障类型的划分方式不止上述一种，其故障类型根据分类的准则较多，所以划分的类型就会不同，具体故障划分情况可见表2.1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]需求响应的微电网优化调度及改进的蝙蝠算法[J]. 沈艳军,杨博. 华中科技大学学报(自然科学版). 2020(02)
[2]SF6气体中金属导体悬浮电位放电的多光谱特征研究[J]. 刘嘉林,白凡,熊雪梅,鲍新,何峰,申文伟,董明. 绝缘材料. 2019(08)
[3]高频正弦电应力下气-固绝缘沿面放电现象及特征分析[J]. 张开放,张黎,李宗蔚,赵彤,邹亮. 电工技术学报. 2019(15)
[4]基于支持向量回归的VPMCD方法及其在局部放电模式识别中的应用[J]. 郑艳艳,朱永利,高佳程. 华北电力大学学报(自然科学版). 2019(02)
[5]电力变压器绝缘系统典型局部放电研究现状与展望[J]. 张莎,宋建成,温敏敏,田慕琴. 变压器. 2018(04)
[6]变压器光纤测温装置常见故障及原因分析[J]. 王嘉华. 变压器. 2018(03)
[7]GIS中局部放电光信号传播特性仿真研究[J]. 韩旭涛,刘泽辉,张亮,李军浩,杨景刚. 西安交通大学学报. 2018(06)
[8]多分类孪生支持向量机研究进展[J]. 丁世飞,张健,张谢锴,安悦瑄. 软件学报. 2018(01)
[9]利用多点光纤测温装置结合仿真计算分析绕组温度分布[J]. 李华春,张宗军,韶蕾,宗伟,苏宝国. 变压器. 2017(02)
[10]交直流复合电场中油纸绝缘沿面放电现象及特征[J]. 齐波,魏振,李成榕,苑清,高怡,张晓涵. 电工技术学报. 2016(10)
博士论文
[1]基于相关向量机的油浸式电力变压器故障诊断方法研究[D]. 尹金良.华北电力大学 2013
[2]变压器局部放电超高频监测分形天线与最优小波去噪及信号识别研究[D]. 金卓睿.重庆大学 2008
[3]局部放电灰度图象识别特征提取与分形压缩方法的研究[D]. 李剑.重庆大学 2001
硕士论文
[1]考虑外部电晕干扰信号的电力变压器局部放电模式识别研究[D]. 赵希希.山东大学 2019
[2]基于灰度图像和近邻传播算法的变压器局部放电模式识别研究[D]. 霍凯旋.山东大学 2019
[3]多类文本的支持向量机分类算法研究[D]. 宋晓婉.江苏科技大学 2019
[4]油纸绝缘典型缺陷局部放电发展全过程的状态特征研究与评估[D]. 唐铭泽.华北电力大学(北京) 2018
[5]基于直流局部放电的冲击电容器典型缺陷检测技术研究[D]. 毛宇翔.西华大学 2018
[6]电气设备局部放电信号特征提取及分类方法研究[D]. 张蒙.华北电力大学 2017
[7]深度学习在局部放电模式识别中的应用[D]. 余洋.华北电力大学(北京) 2016
[8]基于光信号特征的变压器局部放电检测技术研究[D]. 黄超.上海电机学院 2016
[9]存在气泡缺陷的盆式绝缘子电场仿真分析[D]. 罗文天.沈阳工业大学 2014
[10]基于油中气体分析和局部放电检测的变压器故障诊断技术研究[D]. 张庆磊.南京理工大学 2014
本文编号：3276462
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
油浸变压器绝缘结构组合图
西华大学硕士学位论文3（a）放电情形（b）等效电路图1.2气隙缺陷三电容模型Fig.1.2Threecapacitancemodelofdefectairgap对于气隙缺陷，在图b的Cc指气隙的电容；Cb指和Cc串联部分的绝缘材料电容，由图a中可以看到，Cb是有气泡上下两部分绝缘材料b1和b2组成。即可以算的电容Cb：2121bbbbbCCCCC(1.1)式中Ca——绝缘其余部分的电容。若在极板上加ua大小交流电压，则出现在Cc的电压为uc，则tUCCCuCCCubcbabcbcsinmax(1.2)由于气隙极其微小，故有Cc>>Cb，进而气隙上的电压uc<<ua。则局部放电发生后，uc随ua增加，直到ua增加达到起始放电电压Us后，uc大小满足气隙Cc放电电压Uc的值后，Cc产生放电。故Cc两端电压迅速从Uc减小到残压Ur。此时放电熄灭，则mbcbruCCCU(1.3)式中um——相应的外施电压；Ur——残余电压（0≤Ur<Uc）放电后由于绝缘恢复，故uc随所施电压增加而增大。当增大至Uc时，再次发生放电，以此类推。（2）悬浮缺陷放电机理变压器中的金属部件由于松动或脱落等原因造成未有效接地，当金属部件处于快速变化的电场中时会产生感应电动势，具有悬浮电位，然后发展成悬浮体与电极间的悬浮放电[9]。（3）尖端缺陷放电机理对于位于电场中的尖端，加压时将引起电场畸变，使尖端缺陷附近的电场强度增加。
基于单波特征的变压器局部放电特性及类型识别研究122典型缺陷研究及仿真2.1变压器的结构及典型缺陷电网系统含有变压器、电缆、互感器等设备，最为常见且核心的电力设备是变压器。一般电力变压器分为干式变压器、油浸式变压器。在高压电力变压器中使用最多的是油浸式变压器，它的组成为线圈、铁芯、油箱、转换开关、变压器油、高压及低压套管等[56]。虽然变压器的组成部件很多，但在运行中发生绝缘事故的部件不多，主要是在套管、绕组、铁芯、转换开关、引线这几个部件中。2.1.1故障类型划分电力变压器的绝缘系统由内绝缘与外绝缘两部分组成，而这两部分又由若干组成部分。外绝缘包括的是套管等绝缘材料，内绝缘包括转换开关绝缘、引线绝缘、绕组绝缘。通常我们将变压器的内部绝缘结构分为下面两类。第一类是其自身部件的绝缘材料，如开关及绕组导线的绝缘纸、油等构成了纵绝缘。第二类是主绝缘，它是以左右绕组之间垫块、绕组相间绝缘纸、油中绝缘板及加上油道等构成油/屏障的类型绝缘结构。图2.1变压器整体结构的绝缘系统Fig.2.1Insulationsystemofintegralstructureoftransformer由上图2.1显示可知，变压器的绝缘结构有多种类型，其类型决定了变压器的故障类型分为外部故障、内部故障。一般引起外绝缘故障的原因较多，如常见的由套管表面闪络导致短路，在引出线处的相间故障等原因；一般引起内部故障的比较多，主要是线圈匝间的短路、各相绕组间短路、由外壳与引出线或绕组相连通，后外壳接地引起故障等。当然，它的故障类型的划分方式不止上述一种，其故障类型根据分类的准则较多，所以划分的类型就会不同，具体故障划分情况可见表2.1。
【参考文献】：
期刊论文
[1]需求响应的微电网优化调度及改进的蝙蝠算法[J]. 沈艳军,杨博. 华中科技大学学报(自然科学版). 2020(02)
[2]SF6气体中金属导体悬浮电位放电的多光谱特征研究[J]. 刘嘉林,白凡,熊雪梅,鲍新,何峰,申文伟,董明. 绝缘材料. 2019(08)
[3]高频正弦电应力下气-固绝缘沿面放电现象及特征分析[J]. 张开放,张黎,李宗蔚,赵彤,邹亮. 电工技术学报. 2019(15)
[4]基于支持向量回归的VPMCD方法及其在局部放电模式识别中的应用[J]. 郑艳艳,朱永利,高佳程. 华北电力大学学报(自然科学版). 2019(02)
[5]电力变压器绝缘系统典型局部放电研究现状与展望[J]. 张莎,宋建成,温敏敏,田慕琴. 变压器. 2018(04)
[6]变压器光纤测温装置常见故障及原因分析[J]. 王嘉华. 变压器. 2018(03)
[7]GIS中局部放电光信号传播特性仿真研究[J]. 韩旭涛,刘泽辉,张亮,李军浩,杨景刚. 西安交通大学学报. 2018(06)
[8]多分类孪生支持向量机研究进展[J]. 丁世飞,张健,张谢锴,安悦瑄. 软件学报. 2018(01)
[9]利用多点光纤测温装置结合仿真计算分析绕组温度分布[J]. 李华春,张宗军,韶蕾,宗伟,苏宝国. 变压器. 2017(02)
[10]交直流复合电场中油纸绝缘沿面放电现象及特征[J]. 齐波,魏振,李成榕,苑清,高怡,张晓涵. 电工技术学报. 2016(10)
博士论文
[1]基于相关向量机的油浸式电力变压器故障诊断方法研究[D]. 尹金良.华北电力大学 2013
[2]变压器局部放电超高频监测分形天线与最优小波去噪及信号识别研究[D]. 金卓睿.重庆大学 2008
[3]局部放电灰度图象识别特征提取与分形压缩方法的研究[D]. 李剑.重庆大学 2001
硕士论文
[1]考虑外部电晕干扰信号的电力变压器局部放电模式识别研究[D]. 赵希希.山东大学 2019
[2]基于灰度图像和近邻传播算法的变压器局部放电模式识别研究[D]. 霍凯旋.山东大学 2019
[3]多类文本的支持向量机分类算法研究[D]. 宋晓婉.江苏科技大学 2019
[4]油纸绝缘典型缺陷局部放电发展全过程的状态特征研究与评估[D]. 唐铭泽.华北电力大学(北京) 2018
[5]基于直流局部放电的冲击电容器典型缺陷检测技术研究[D]. 毛宇翔.西华大学 2018
[6]电气设备局部放电信号特征提取及分类方法研究[D]. 张蒙.华北电力大学 2017
[7]深度学习在局部放电模式识别中的应用[D]. 余洋.华北电力大学(北京) 2016
[8]基于光信号特征的变压器局部放电检测技术研究[D]. 黄超.上海电机学院 2016
[9]存在气泡缺陷的盆式绝缘子电场仿真分析[D]. 罗文天.沈阳工业大学 2014
[10]基于油中气体分析和局部放电检测的变压器故障诊断技术研究[D]. 张庆磊.南京理工大学 2014
本文编号：3276462
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