适配变压器全档位切换暂态分析的有载分接开关电路模型构建

有载分接开关(on-loadtap-changer,OLTC)是换流变压器的核心组件,其可靠切换过程关乎换流变的安全。然而目前国内在运特高压换流变用OLTC完全依赖进口,仿真获取OLTC不同运行状态的暂态特性数据是支撑OLTC关键电气参数设计与国产化制造的基础。经典的OLTC模型仅改变变压器变比或仅模拟单级档位切换过程,难以满足全档位电压调整与各级档位暂态特性数据同步获取的需求,导致OLTC设计优化、参数选型及故障分析缺乏足够的仿真数据支持。该文首先以真空OLTC为研究对象建立切换开关和极性开关等效电路模型,根据OLTC复杂的调压功能建立分层控制系统。其次,在PSCAD中搭建交流仿真系统,获取有载调压过程的暂态特性数据波形,与解析计算得到的电压和电流相比误差小于0.2%,证明该模型满足OLTC电磁暂态仿真研究的精度要求。最后,开展循环调压仿真,获得负载电压数据与波形。结果表明:该文提出的OLTC模型能够接收外部控制信号,进行全档位调压与极性转换仿真分析,能够为OLTC的调压研究、故障溯源分析和过渡电阻设计选型等提供基础模型。

分体分步式换流变有载分接开关研制

特高压直流换流变压器有载分接开关长期承载满负荷运行的方波电流,切换电流di/dt大,熄弧困难,并且动作频繁,基本被国外企业垄断。文中首先针对特高压换流变传统有载分接开关无任何直接有效的电气量监测保护的“黑盒”难题,以及故障极易引起换流变本体损坏,影响特高压直流工程可用率问题,提出了一种分体分步式有载分接开关拓扑,实现换流变有载分接开关核心部件分体布置以及分步闭环控制保护,并分析梳理了工程应用的电气应力;然后进行了切换开关、分接选择器和控制保护装置等关键核心部件的研制;最后搭建基于LC谐振法的切换试验系统,对所研制的分体分步式有载分接开关进行了切换试验、容量试验、温升试验以及绝缘试验。试验结果表明:所研制的分体分步式有载分接开关额定级电压4 kV,最大通过电流1600 A,切换开关外置,无油化设计,内部集成电气测量系统,切换过程能够实现分步操作控制和保护,避免故障扩大化,满足±800 kV/5000 A特高压直流输电换流变压器的工程应用需求。

分接开关可控移相变压器保护配置及故障特征分析

移相变压器是一种经济型的潮流调节设备,可提高电网运行的安全性和经济性。为了实现分接开关可控移相变压器工程化应用,首先,针对电流电压互感器配置情况,提出了移相变压器的主保护配置方案,并分析了各保护元件的保护范围。其次,提出了基于控保协同的差动计算自适应调整策略,可根据分接开关的实时档位实现移相变压器差动保护计算的自适应调整。接着,给出了基于移相变压器差动平衡的各侧电流校验方法,可用于校验电流互感器的接入极性和参数。最后,通过仿真和实际波形,分析了不同故障下和空充时的波形特征以及保护的适应性,并证明了所提方法和保护配置的有效性。

一种新型分体式换流变压器有载分接开关

近年来发生了数起换流变压器有载分接开关在档位调节过程中爆炸起火的严重事故。针对此问题,提出了一种新型分体式换流变有载分接开关的设计方案,将切换开关部分与变压器本体分离,有效避免分接开关故障影响的扩大。切换开关各触头由真空永磁开关替代且操作机构独立配置,结合内部支路配置的电流采样装置,实现切换过程的监测可控。提出了分体式同步控制逻辑和切换开关分步控制逻辑,实现了分接开关调档过程的状态监测及故障保护。样机的试验结果验证了分体式换流变压器有载分接开关方案的可行性和有效性。

有载分接开关绝缘油中金属颗粒运动规律及其对介电性能的影响

高压有载分接开关油室金属微粒放电引发的缺陷超一半以上严重影响长期运行可靠性。研究了有载分接开关断开过程中绝缘油中金属颗粒的运动规律及其对绝缘油介电性能的影响,可为有载分接开关绝缘状态诊断和油隙绝缘裕度设计提供理论基础。首先分别给出了流体场、金属颗粒动力学以及电场的理论分析,并阐述了三者的耦合关系;同时建立有载分接开关触头二维简化仿真模型,得到了流体场中涡流的分布、金属颗粒的运动规律以及带电金属颗粒的运动轨迹;仿真结果表明开关运动过程中,开关间隙中心处颗粒浓度最高,且会形成“小桥”。通过混合物的介电常数和电导率模型计算了金属颗粒浓度分布变化对绝缘油介电性能的影响,提出了按浓度分区计算再并联的方法,提高了介电参数计算的准确性。

电弧故障时分体式有载分接开关结构失效风险仿真研究

为研究新型分体式有载分接开关(OLTC)电弧故障时的应力分布并验证其布置可靠性,基于电弧能量和电弧故障的产气特性,计算了电弧故障起始过程的冲击压力与气泡膨胀阶段的压力;进而建立电弧故障的压力波传输模型,采用声固耦合仿真方法对压强场-应力场的耦合作用进行计算,实现了流体压力波与固体弹性波的相互转换;同时构建分体式OLTC内部燃弧故障的压力传播模型,得到了切换油室和分体油箱的内部压强和结构应力分布特征。计算结果表明:电弧故障后油室顶部和底部的压强峰值分别为1.59、2.95 MPa,对应的油室顶部和底部结构的应力峰值分别为90、440 MPa,明显存在油室底部开裂风险;在油室底部泄漏的情况下,油箱顶部应力峰值超过250 MPa会造成油室底部破坏,从而严重威胁油箱结构的可靠性。相关结论可为分析OLTC油室结构破裂故障和完善新型OLTC分体式布置的设计提供理论依据。

500 kV变压器无励磁分接开关放电故障诊断分析

无励磁分接开关出现放电性故障会严重危害变压器安全运行。介绍了一起500 k V变压器交接试验过程中脉冲局部放电试验异常的案例,应用脉冲电流法、特高频法、超声波法等多维局部放电检测技术进行时差定位,成功诊断了变压器无励磁分接开关内部异物放电故障;通过材质成分分析判断异物为动触头旋转轴压环的机加工碎屑,异物位于无励磁分接开关动触头旋转轴位置,随挡位切换而移动,导致各个挡位均可检测到局部放电,且脉冲局部放电量随挡位变化而变化。

KJZ-2400/3300组合开关的常见故障分析

通过对KJZ-2400/3300组合开关控制线路的电源分配,以及对控制系统常出现的故障进行分析,明确了各类故障的判断依据和排除故障的方法,总结了组合开关各类故障处理经验,保障了设备的安全可靠运行。

首台采用国产有载调压分接开关的±400kV换流变通过全部试验

近日,由西电西变自主研制的陇东—山东±800kV特高压直流工程庆阳站首台采用国产有载调压分接开关的±400kV换流变压器,在第三方专家见证下通过全部试验,各项性能参数优于相关标准和技术协议要求。该产品是西电西变研制的首台网侧750kV、阀侧±400kV电压等级的国产分体式有载分接开关换流变压器。

基于振动信号分析的V型有载分接开关机械故障识别方法

有载分接开关(OLTC)是变压器中唯一频繁动作的关键部件,容易发生机械故障,从而引发严重的安全事故。分析了V型OLTC的切换原理,设置了3种常见机械故障,利用多通道振动传感器采集切换过程的振动信号,提出了一种基于振动信号分析的V型OLTC机械故障识别方法。首先,采用CCEMDAN算法分解振动信号,基于相关系数法构建特征矩阵,利用奇异值分解对振动信号进行特征提取;其次,通过主成分分析与K-means聚类进行振动信号的最优测点选择;最后,基于XGBoost集成学习算法实现了机械故障分类。试验结果表明,OLTC箱体正面所测振动信号能更好地反映其内部机械状态,所提方法对于3种机械故障的识别准确率达到98%,高于随机森林、GBDT等集成学习算法。

基于TQWT及SVM算法的有载分接开关带电检测技术研究

在变压器带电情况下,有载分接开关(OLTC)振动信号可反应其运行状态。对振动信号特征参量进行提取分析和故障诊断可辅助实现变压器健康状态预警。本文采用优化后的小波包算法:品质因子可调小波变换算法(TQWT)提取检测装置获取的振动信号有效信息,克服小波滤波器导致的频率混淆现象,消除频率折叠,有效提高特征参量的准确性。通过支持向量机算法(SVM)对振动特征信号进行故障类型识别。在此基础上研制有载分接开关带电检测装置,实现了对有载分接开关运行状态量的现场检测和分类,大幅度减少了现场检修人员工作量,提高检修人员工作效率。

油浸式有载分接开关触头磨损烧蚀模拟及验证

有载分接开关是用于实现变压器输出电压调节的重要设备,但同时也是变压器内故障率最高的部件之一。目前有载分接开关故障诊断常用的吊芯检测法成本高、耗时长,灵活性差。针对M型油浸组合式有载分接开关提出一种以触头磨损、触头烧蚀为典型代表的分接开关静触头缺陷模拟方法。经真型有载分接开关动态电阻波形测试,该触头缺陷模拟方法的可行性得到了验证。该触头缺陷模拟方法实用性强,且对应缺陷下的动态电阻波形时域特征具有典型性,为有载分接开关的检修提供方向。

基于机器学习的开关柜故障诊断系统设计

在工业生产中,开关柜是整个电气设备中的重要组成部分,为了确保电气开关柜的正常运行,需要对电气开关柜等设备进行检测诊断。但大多数情况下电气设备开关柜运行的环境较复杂,故障率也较高,因此,很难对开关柜故障进行及时检测与维修。文章设计了基于机器学习的开关柜规章诊断系统,该系统由传感器选型单元和传感器网络芯片选型单元等部分组成,可提升故障诊断精准性,满足电气行业对开关柜故障诊断的需求。

油中熄弧有载开关配置气体报警的必要性

本文通过案例和试验说明油中熄弧有载开关配置气体报警能有效替代油路堵塞和漏油情况下的缺油报警、避免油流速动继电器误动、发现过渡回通流电气回路和切换异常产气和管路堵塞气体无法溢出等,有载开关配置气体报警是有益的且必要,统计近3年325台运行情况,检出率高达0.44次/百台·年,验证气体报警有效性,避免了简单缺陷发展为故障,并给出气体报警处置和再提升措施,杜绝了漏判导致远超设备价值的故障损失。

BUL型有载开关电动机构相序保护改进

本文作者全面介绍了BUL型有载开关操作机构实现有载开关升降挡操作的电气控制原理,并根据生产现场运行维护实际需求增加了相序保护模块。

大数据背景下智慧体育康养多维统计及挖掘

文章结合体育康养事业建设要求以及大数据技术,深入研究了智慧体育康养多维数据来源、处理流程及应用场景,以期为智慧体育康养事业的发展提供参考。

基于相空间张量分解的有载分接开关故障诊断

有载分接开关一次档位切换过程中伴生的振动信号与其机械状态密切相关。文中基于有载分接开关档位切换过程中振动信号的高维相点空间分布,对有载分接开关多个位置处的振动信号进行张量化表示,用以捕捉尽可能丰富的有载分接开关机械状态信息。然后对所构建的相空间三阶张量进行Tucker张量分解以获取核心张量,据此建立基于卷积神经网络的有载分接开关机械故障判别模型。以某CM型有载分接开关动作时的振动信号为例进行分析,结果表明,有载分接开关动作时的振动信号的相空间核心张量信息全面且冗余少,所构建的基于卷积神经网络的有载分接开关机械故障诊断模型性能良好,准确率超过95%,可为有载分接开关的故障识别及状态维修提供参考依据。

一起150kV电力变压器有载开关相间击穿故障分析

某150kV电力变压器出厂试验时发生相间短路故障,通过对故障进行详尽分析,发现有载开关选择器相间绝缘板材质存在缺陷而导致绝缘板击穿。本文对该故障的概况、分析过程进行了详细阐述,并总结了故障产生的原因和提出了解决措施,为电力行业研究分析相关缺陷提供参考。

基于重心平均动态时间规整算法的有载分接开关机械故障诊断

有载分接开关(on-load tap changer,OLTC)是电力变压器中故障频率较高的部件之一,为了实现有载分接开关的故障诊断,提出了一种基于重心平均动态时间规整算法的故障诊断方法。针对OLTC振动信号的非线性与强时变性,提出自适应变分模态分解算法,计算OLTC振动信号的时频特征矩阵。进一步地,引入重心平均动态时间规整算法,自适应地计算OLTC振动信号时频特征矩阵之间的差异度,从而实现OLTC的故障诊断。研究结果表明,利用重心平均动态时间规整算法能够通过计算多组信号的重心平均序列提高故障诊断的鲁棒性。同时,基于所计算的差异度,不仅能够实现OLTC故障的有效诊断,还能在一定程度上定量表征故障的严重程度。该研究能够为OLTC的故障诊断提供新的思路。

有载分接开关瓦斯继电器动作特性试验研究

近年来,在工程现场中出现过多起正常切换导致有载分接开关瓦斯保护误动的事件,而其误动基理尚不明确。为了探究其误动原因,搭建了基于2XCMDI-1000/126C-10193W型有载分接开关的瓦斯继电器动作特性研究实验平台,并通过空气压缩机注压的方式在油箱内部模拟不同的工况,对不同种类的瓦斯继电器在各种压强、油流速环境下的动作特性进行了大量实验。实验结果表明:随着压力源压力值增大,有载分接开关所用挡板式瓦斯继电器动作时刻对应的油流速有逐渐减小的趋势,而油流加速度则逐渐增大。分析认为,瓦斯继电器中挡板动作是油流速对应的“动压力”与绝缘油液体中“静压力”共同作用的结果。文中研究结果解释了在油流速未达到整定值的情况下有载分接开关的瓦斯保护发生误动的原因,为有载分接开关瓦斯继电器整定值的设置以及校验提供了一定的理论及实验基础。