李成榕-智慧变压器的发展与状态检修.pdf

1、高电压与电磁兼容北京市重点实验室高电压与电磁兼容北京市重点实验室智慧变压器的发展与状态检修汇报人：李成榕汇报人：李成榕华北电力大学华北电力大学 第九届带电作业技术会议2023年3月23日1EPTC内容 大型电力变压器运行中出现的问题 智慧变压器的功能和意义 智慧变压器的发展现状 状态检修技术的展望EPTC3大型电力变压器运行中出现的问题EPTC 局部放电、过热、绕组变形等缺陷可能导致变压器强迫停运 CIGRE报告：发生内部故障后，约10%的变压器发生起火爆炸特高压变压器（升高座故障）特高压换流变压器（GOE套管家族性缺陷）特高压换流变压器（有载分接开关故障）4/39EPTC故障波形图 短路故障

2、发生前，变压器端部电压电流无任何故障特征 短路故障发生时，故障电流陡升至50kA 保护快速动作，切除变压器 巨大的故障电弧能量形成高温、压力，仍造成变压器爆裂，引起起火511ms后，保护动作故障发生电流50kA故障前，电压电流正常60ms后，故障切除变压器故障爆裂起火典型案例EPTC 状态检修与预防性检修并存 发现缺陷后停电检修的时间不能合理确定 故障点寻找困难 带电作业困难EPTC7智慧变压器的功能和意义EPTC 透明感知：变压器内部多物理场传感 自主诊断：确定内部缺陷类型、严重程度、缺陷位置 自主预测：模拟故障发展过程，进行故障发展预测 主动调控：出现缺陷，自我恢复；与调度交流，变换负荷

3、自我隔离：故障情况，主动保护停运8/20EPTC1.研究背景与意义研究背景与意义9非贯穿的持续电弧放电贯穿的低阻抗高能量电弧间歇性电弧 缺陷 轻微故障 严重故障放电起始时间严重故障击穿缺陷轻微故障故障能量电弧放电发展过程抑制缺陷发展阻断故障发展故障后切除变压器EPTC阻断故障发展抑制缺陷发展 缺陷 轻微故障 严重故障现有保护故障初期切除变压器与系统协调，主动采取调控措施故障后期切除变压器精确感知，主动调控准确辨识，快速切除变压器主动安全保护缺陷故障10被动式保护EPTC11智慧变压器的发展现状EPTC 传感器发展现状 智慧诊断发展的现状 状态预测发展的现状 自我隔离和主动保护发展的现状12/2

4、0EPTC13/20 振动、超声、特高频、油色谱等方法只能在外部进行测量，灵敏度不足 机械式瓦斯保护经常误动 差动电流保护只在大电流下动作，匝间短路等故障不灵敏EPTC14/20 如何在高电压、强磁场、高温场环境下进行内部多物理场时空分布的测量？温度场、电场、磁场、流速场、压力场、溶解气体分布场、绕组应力场 如何设计出高灵敏、高可靠、大动态范围的光纤传感系统？发展光纤传感，突破瓶颈问题，发展智慧变压器EPTC 荧光光纤测温技术：激光激发Eu2O3、Yb2O3、Y2O3等稀土氧化物混合物为主要组分荧光物质发光，通过测量荧光的衰减时间，可以测量温度 拉曼分布式测温技术：测各个点的拉曼反射15/20

5、光纤温度传感器EPTC 基于Pockels效应的光学电场传感器：采用电光晶体做传感器，具有体积小(cm级)、动态范围大(MV/m级)、带宽大、全绝缘介质和抗电磁干扰优势 具有10Hz100MHz的频率带宽，50kV/m 2MV/m的动态范围变压器绕组端部电场测量变压器绕组端部电场测量直流电晕电场测量波形直流电晕电场测量波形长间隙放电电场测量长间隙放电电场测量光学电场传感器EPTC法拉第效应原理：采用的磁光晶体作为传感器探头，且Verdet常数是普通传感光纤的数十倍，同时解决饱和问题与灵敏度问题所研制探头含反射镜，集成度高、灵敏度加倍，动态范围大、绝缘性能优异、抗电磁干扰能力强、体积小重量轻、安

6、全性高在动态范围内最低具有1 mT分辨率，动态范围从1mT到2TB V L17/20光纤磁场传感器EPTC光纤多普勒的油流速场测量技术 多普勒流速测量原理：激光束遇到油中粒子会产生多普勒效应，粒子散射光频率发生改变，这一部分光携带了相应的运动信息 光纤多普勒测速优势：测量精度高、动态响应快、非接触测量、不受电磁等环境因素干扰、流速场分布测量光纤多普勒测量光路光纤多普勒测速原理18/39参考光频率信号光频率激光出射频率光外差进行FFT频谱分析计算油液流速携带速度信息不变EPTC光纤多普勒的油流速场测量技术 测量范围0-3m/s；速度分辨率可达0.01m/s，较传统机械式流量计提升1个数量级19/