【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力变压器，尤其是一种基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置及方法。
技术介绍
1、电力变压器在电能传输与转换中发挥着巨大的作用，它的安全稳定运行直接关系到整个电力系统的安全稳定。电力变压器一旦发生故障或者损坏，将产生巨大的直接经济损失。电力变压器的故障维修受多方面影响不易开展，且维修成本高、耗时长，因此对变压器的在线状态监测及早期故障诊断尤为重要。
2、绕组是变压器中最重要、最复杂也是最容易出现故障的部件，统计表明，绕组损坏率约占变压器所有类型故障的60％-70％。因此，对绕组变形的在线监测是保障变压器可靠运行的有效手段之一。
3、绕组变形的原因是多方面的，一方面变压器在运输、安装过程中的机械碰撞或挤压造成绕组表面鼓包、扭曲、倾斜和塌陷；另一方面变压器在运行过程中，突发的区外短路故障会多次产生较大短路冲击电流，短路电流引发的极强电磁力会造成绕组在辐向和轴向的结构和尺寸变动，导致绕组发生变形。
4、传统绕组形变故障诊断通常采用频率响应分析法、短路阻抗法、振动信号法、低压脉冲法及电容量变化法等离线方法对变压器绕组变形进行无损监测，这类方法不仅需要断电进行、过程耗时且费用高昂，更无法实现对变压器绕组状态的实时在线监测功能。
5、变压器绕组变形最直接的反映是其匝间或层间压力的变化，在线监测绕组所受压力是一类诊断绕组变形的有效准确的技术手段。
6、专利文献cn202311153684.4公开了一种基于光纤光栅传感的变压器绕组变形在线监测方法，其结合安装在变压
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供一种结构合理的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置及方法，从而在线监测压力值进行变形故障的诊断、定位，整体布设和操作简单，便于实现和实施，并且结果准确性高，实用性好。
2、本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，包括由线圈绕装于铁心上构成的绕组，沿着线圈绕制长度方向间隔安装有多组传感器模组，单组传感器模组分别沿着线圈横截面的圆周方向进行包覆；包覆于线圈上的单组传感器模组包括有相对布设的匝间压力传感器和相对布设的层间压力传感器，匝间压力传感器沿着铁心的轴向以水平状态贴合于对应线圈表面上，层间压力传感器沿着铁心的径向以竖直状态贴合于对应线圈表面上。
4、作为上述技术方案的进一步改进：
5、所述层间压力传感器、匝间压力传感器均为柔性薄膜型压力传感器，四个柔性薄膜型压力传感器水平间隔排布并密封后构成单组传感器模组。
6、所述柔性薄膜型压力传感器采用纳米功能材料制备而成，其制备方法为：
7、将碳纳米管薄膜转移到铜箔表面，通过化学气相沉积法原位生长石墨烯，得到取向碳纳米管/石墨烯薄膜；
8、通过印模植物叶片法得到具有多级微结构的柔性基底；
9、将得到的取向碳纳米管/石墨烯薄膜转移到柔性基底的表面，形成高灵敏、低检测限的柔性薄膜型压力传感器。
10、所述层间压力传感器位于对应线圈层间间隙的中心位置处，匝间压力传感器位于对应线圈匝间间隙的中心线位置处。
11、采用绝缘纸将各组传感器模组缠绕固定于线圈的预设位置；传感器模组沿着线圈长度方向间隔等距布设，相邻传感器模组沿着线圈圆周路径的距离不低于100mm同时不大于300mm。
12、所述传感器模组均匀分布于绕组的层间和匝间，传感器模组的总数量不低于200个。
13、绕制于铁心上的相邻线圈之间存在竖直方向的主油隙，以3-5层线圈为一组，将每组线圈上所有传感器模组的通讯线采用就近原则从主油隙侧面引出；变压器油箱侧面开孔并配装有贯通器，从主油隙引出的通讯线连接至贯通器的数据集端口上，经由端口统一连接至外部信号处理系统。
14、一种上述中任一项所述的压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置的方法，包括如下步骤：
15、根据变压器内部绕组实际空间尺寸绘制等比例三维模型，由信号处理系统接收绕组上各组传感器模组反馈的数据信息，将数据信息在等比例三维模型的对应位置处绘制并标识相应的压力值，获得绕组上压力值分布的三维雷达图；
16、在三维雷达图中，采用包括但不限于绿色、黄色、红色的颜色来对应标注位于各区间内的压力值；
17、通过观察三维雷达图中的颜色分布来确定绕组变形故障区域；
18、由于越靠近故障位置中心，压力值越突出，根据故障区域内各传感器模组的具体压力值递进关系来明确故障中心位置，完成绕组变形的定位。
19、作为上述技术方案的进一步改进：
20、将低于10mpa的压力值标注为绿色，代表压力处于安全范围，将位于10mpa-50mpa之间的压力值标注为黄色，代表存在较大压力异常，将高于50mpa的压力值标注为红色，代表存在较大故障。
21、在对绕组变形定位之后，根据相应的传感器模组判断竖直方向或是水平方向的变形；当单组传感器模组中两个匝间压力传感器数值突出时，判断绕组主要发生竖直方向的变形，当单组传感器模组中两个层间压力传感器数值突出时，判断绕组主要发生水平方向的变形。
22、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
23、本专利技术可以由各组传感器模组的反馈值构成绕组上压力值分布的三维雷达图，通过持续在线监测压力值进行变形故障的诊断、定位；整体布设和操作简单，便于实现和实施，并且结果准确性高，实用性好；
24、本专利技术还包括如下优点：
25、本专利技术基于薄膜形态的压力传感器构成传感器模组，利用变压器运行过程中变形绕组和正常绕组的匝间或层间压力分布特征的显著区别，来判断变压器绕组变形故障的位置和严重程度，极大地保证了诊断、定位的准确性和可靠性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，包括由线圈绕装于铁心(5)上构成的绕组(1)，其特征在于：沿着线圈绕制长度方向间隔安装有多组传感器模组(6)，单组传感器模组(6)分别沿着线圈横截面的圆周方向进行包覆；包覆于线圈上的单组传感器模组(6)包括有相对布设的匝间压力传感器(3)和相对布设的层间压力传感器(2)，匝间压力传感器(3)沿着铁心(5)的轴向以水平状态贴合于对应线圈表面上，层间压力传感器(2)沿着铁心(5)的径向以竖直状态贴合于对应线圈表面上。
2.如权利要求1所述的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，其特征在于：所述层间压力传感器(2)、匝间压力传感器(3)均为柔性薄膜型压力传感器，四个柔性薄膜型压力传感器水平间隔排布并密封后构成单组传感器模组(6)。
3.如权利要求2所述的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，其特征在于：所述柔性薄膜型压力传感器采用纳米功能材料制备而成，其制备方法为：
4.如权利要求1所述的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，其特征在于：所述层间压力传感器(2)位于对应线圈
5.如权利要求1所述的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，其特征在于：采用绝缘纸将各组传感器模组(6)缠绕固定于线圈的预设位置；传感器模组(6)沿着线圈长度方向间隔等距布设，相邻传感器模组(6)沿着线圈圆周路径的距离不低于100mm同时不大于300mm。
6.如权利要求1所述的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，其特征在于：所述传感器模组(6)均匀分布于绕组(1)的层间和匝间，传感器模组(6)的总数量不低于200个。
7.如权利要求1所述的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，其特征在于：绕制于铁心(5)上的相邻线圈之间存在竖直方向的主油隙，以3-5层线圈为一组，将每组线圈上所有传感器模组(6)的通讯线采用就近原则从主油隙侧面引出；变压器油箱(7)侧面开孔并配装有贯通器(8)，从主油隙引出的通讯线连接至贯通器(8)的数据集端口上，经由端口统一连接至外部信号处理系统(9)。
8.一种权利要求1至7中任一项所述的压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置的方法，其特征在于：包括如下步骤：
9.如权利要求8所述的压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置的方法，其特征在于：将低于10Mpa的压力值标注为绿色，代表压力处于安全范围，将位于10Mpa-50Mpa之间的压力值标注为黄色，代表存在较大压力异常，将高于50Mpa的压力值标注为红色，代表存在较大故障。
10.如权利要求8所述的压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置的方法，其特征在于：在对绕组(1)变形定位之后，根据相应的传感器模组(6)判断竖直方向或是水平方向的变形；当单组传感器模组(6)中两个匝间压力传感器(3)数值突出时，判断绕组(1)主要发生竖直方向的变形，当单组传感器模组(6)中两个层间压力传感器(2)数值突出时，判断绕组(1)主要发生水平方向的变形。
...【技术特征摘要】
1.一种基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，包括由线圈绕装于铁心(5)上构成的绕组(1)，其特征在于：沿着线圈绕制长度方向间隔安装有多组传感器模组(6)，单组传感器模组(6)分别沿着线圈横截面的圆周方向进行包覆；包覆于线圈上的单组传感器模组(6)包括有相对布设的匝间压力传感器(3)和相对布设的层间压力传感器(2)，匝间压力传感器(3)沿着铁心(5)的轴向以水平状态贴合于对应线圈表面上，层间压力传感器(2)沿着铁心(5)的径向以竖直状态贴合于对应线圈表面上。
2.如权利要求1所述的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，其特征在于：所述层间压力传感器(2)、匝间压力传感器(3)均为柔性薄膜型压力传感器，四个柔性薄膜型压力传感器水平间隔排布并密封后构成单组传感器模组(6)。
3.如权利要求2所述的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，其特征在于：所述柔性薄膜型压力传感器采用纳米功能材料制备而成，其制备方法为：
4.如权利要求1所述的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，其特征在于：所述层间压力传感器(2)位于对应线圈层间间隙的中心位置处，匝间压力传感器(3)位于对应线圈匝间间隙的中心线位置处。
5.如权利要求1所述的基于压力监测的电力变压器绕组变形诊断定位装置，其特征在于：采用绝缘纸将各组传感器模组(6)缠绕固定于线圈的预设位置；传感器模组(6)沿着线圈长度方向间隔等距布设，相邻传感器模组(6)沿着线圈圆周路径的距离不低于100mm同时不大于300mm。
【专利技术属性】
技术研发人员：丰胜，王宇，邹家兴，裴晓彤，黄雨晴，
申请(专利权)人：吴江变压器有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。