矿用干式变压器运行状态与绝缘寿命评估方法研究

发布时间：2017-05-06 20:06

  本文关键词：矿用干式变压器运行状态与绝缘寿命评估方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本课题是国家自然科学基金面上项目“矿用干式变压器Nomex绝缘老化机理研究”(项目编号:51577123)的主要研究内容之一,是针对目前矿用干式变压器运行环境恶劣,工作现场存在诸多复杂和不确定因素,缺乏有效的运行状态及绝缘寿命评估手段,以致于无法准确诊断变压器运行状态的问题而提出来的。矿用干式变压器作为煤矿井下供电系统的动力中心,其运行状态直接影响着供电系统的可靠性和连续性。目前,煤矿井下运行维护人员主要采用停电预防性试验和定期检修的方式对变压器运行状态及绝缘状态进行评估,不仅容易出现过修和欠修现象,而且造成了不必要的资源浪费。因此,展开矿用干式变压器运行状态及绝缘寿命评估方法的研究,综合考虑变压器运行的可靠性和经济性,进而制定合理的状态检修策略,由定期检修过渡到状态检修已成为技术发展的必然趋势。本文通过综合考虑矿用干式变压器运行状态的各种影响因素,并结合绝缘老化因素与故障机理,提出了一种矿用干式变压器整体运行状态和局部劣化程度兼顾的综合评估方法,研究了基于健康指数的干式变压器绝缘寿命评估方法。在此基础上,对干式变压器运行风险进行了诊断,制定了合理的状态检修策略。论文的主要研究内容如下:通过现场调研及大量查阅国内外研究资料,总结了矿用干式变压器常见的故障类型及其绝缘老化因素,分析了变压器故障机理及绝缘老化原因。在监测基本运行状态信息的基础上,结合干式变压器故障机理及绝缘老化因素,综合考虑预防性试验参数、运行参数、运行环境参数、性能指标参数、可靠性参数等对矿用干式变压器运行状态的影响,构建了矿用干式变压器状态综合评估指标体系。通过研究绝缘局部缺陷处的局部放电变化规律,并将其作为评估矿用干式变压器绝缘局部劣化程度和放电危害程度的评估指标,采用支持向量机(SVM)对绝缘局部缺陷发展程度进行诊断,提出了基于局部放电特征参量的矿用干式变压器绝缘局部缺陷发展程度诊断方法;采用层次分析法确定各评估指标的权重分配,并利用模糊理论确定各评估指标的相对劣化度对干式变压器运行状态的隶属度函数,提出了基于模糊层次分析法(FAHP)的矿用干式变压器运行状态整体评估方法。将两种方法融合,提出了矿用干式变压器整体运行状态和局部劣化程度兼顾的状态综合评估方法。提出了基于健康指数(Health index)的矿用干式变压器绝缘寿命分级评估方法。综合考虑了矿用干式变压器绝缘的运行时间、运行环境、热点温度、局部放电、负荷大小、不良工况等绝缘寿命影响因素,并利用英国EA公司的电力设备健康指数公式,建立了基于健康指数的矿用干式变压器绝缘寿命三级评估模型。在此基础上,构建了矿用干式变压器综合健康指数与故障概率之间的关系模型,实现了对变压器运行风险的诊断。以Lab VIEW为软件设计平台,开发了矿用干式变压器状态监测与绝缘寿命评估系统软件,采用模块化的方法设计了特征量提取、运行状态评估、绝缘寿命评估和人机界面等软件模块,并在实验室条件下对系统进行了调试。调试结果表明,系统性能稳定,且诊断准确率较高,符合工程使用要求。
【关键词】：矿用干式变压器 状态评估 绝缘寿命评估 局部放电 Lab VIEW
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM412
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题背景和研究意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 变压器状态评估研究现状13-14
• 1.2.2 变压器绝缘寿命评估研究现状14-15
• 1.3 本文研究目标和研究内容15-17
• 1.3.1 本文主要研究目标16
• 1.3.2 本文主要研究内容16-17
• 第二章 矿用干式变压器运行状态分析17-39
• 2.1 矿用干式变压器结构及绝缘系统17-18
• 2.2 变压器状态发展趋势分析18-20
• 2.3 矿用干式变压器故障及绝缘老化分析20-23
• 2.3.1 故障分析21-22
• 2.3.2 绝缘老化分析22-23
• 2.4 状态参量分析23-38
• 2.4.1 预防性试验分析23-28
• 2.4.2 运行参数分析28-34
• 2.4.3 运行环境分析34-36
• 2.4.4 其他参数36-38
• 2.5 状态评估指标体系构建38
• 2.6 本章小结38-39
• 第三章 基于模糊层次分析法的矿用干式变压器运行状态整体评估39-55
• 3.1 模糊层次分析法39-40
• 3.2 评估模型建立40-41
• 3.2.1 评估指标建立40-41
• 3.2.2 状态等级划分41
• 3.3 状态评估指标权重和隶属度函数确定41-53
• 3.3.1 评估指标权重确定41-44
• 3.3.2 评估指标隶属度函数确定44-53
• 3.4 本章小节53-55
• 第四章 基于局部放电特征参量的矿用干式变压器绝缘局部缺陷风险评估55-75
• 4.1 气隙放电分析55-58
• 4.2 气隙放电模型及其电场仿真58-59
• 4.3 气隙放电试验59-66
• 4.3.1 试验平台59-60
• 4.3.2 试验方法60
• 4.3.3 气隙放电试验结果60-64
• 4.3.4 局部放电特征参量提取64-66
• 4.3.5 气隙放电机理分析66
• 4.4 基于SVM的矿用干式变压器Nomex绝缘放电模式识别66-73
• 4.5 基于局部放电特征量的干式变压器绝缘局部缺陷发展程度诊断73
• 4.6 本章小结73-75
• 第五章 基于健康指数的矿用干式变压器绝缘寿命评估75-99
• 5.1 绝缘寿命三级评估模型75-84
• 5.1.1 一级评估模型75-77
• 5.1.2 二级评估模型77-81
• 5.1.3 三级评估模型81-84
• 5.2 综合健康指数与剩余寿命计算84
• 5.3 干式变压器运行风险评估84-87
• 5.4 矿用干式变压器内部温度场仿真87-98
• 5.4.1 流固耦合数学模型88-89
• 5.4.2 物理模型89-90
• 5.4.3 生热和散热分析90-91
• 5.4.4 温度场仿真91-97
• 5.4.5 不同工况下干式变压器热点温度变化97-98
• 5.5 本章小结98-99
• 第六章 基于Lab VIEW的矿用干式变压器状态监测与绝缘寿命评估系统的开发99-115
• 6.1 软件平台99-100
• 6.1.1 Lab VIEW软件简介99
• 6.1.2 SQL Server 2008数据库简介99-100
• 6.2 状态监测及绝缘寿命评估系统总体设计方案100-102
• 6.2.1 系统总体设计方案100-101
• 6.2.2 系统硬件结构101-102
• 6.2.3 系统软件结构102
• 6.3 状态监测与绝缘寿命评估系统软件设计102-108
• 6.3.1 系统主程序103
• 6.3.2 低速数据采集子程序103-104
• 6.3.3 数据传输方式104-106
• 6.3.4 系统人机界面设计106-108
• 6.4 系统调试108-114
• 6.5 本章小结114-115
• 第七章 结论与展望115-117
• 7.1 主要结论115-116
• 7.2 工作展望116-117
• 参考文献117-121
• 致谢121-123
• 作者攻读硕士期间的研究成果123

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本文编号：349048