FRA lookup charts for the quantitative determination of winding axial displacement fault in power transformers
FRA lookup charts for the quantitative determination of winding axial displacement fault in power transformers
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定量确定电力变压器绕组轴向位移故障的FRA查找图
DOI：
10.1049/iet-epa.2020.0273
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发表时间：
2020
影响因子：
1.7
通讯作者：
Stefan Tenbohlen
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mehran Tahir;Stefan Tenbohlen
由于频率响应分析(FRA)测量方法的标准化，频率响应分析作为一种可靠的诊断工具在评估电力变压器的机械完整性方面得到了重视。然而，对法兰克福机场结果的评估仍然是一个挑战，因为它需要熟练的诊断人员。因为没有明确可靠的代码可用于法兰克福机场的解释。在这项研究中，三维(3D)有限积分技术被用来模拟三相变压器的物理几何尺寸，它模拟了真实变压器的行为和频率响应测量。这种新方法消除了对集中参数电路模型的需要，因为它提供了直接从3D绕组模型提取FRA特征的能力。在几种连接方案中，模拟了不同水平的轴向位移。研究发现，由于轴向位移引起的绕组间电容的变化与轴向位移故障程度成线性关系。这为利用FRA定量判定绕组轴向位移故障提供了可能。推导了计算绕组间电容变化的简单数学关系式，并引入几何因子对该方法进行了推广。最后，利用查找图对不同类型变压器的轴向位移故障进行诊断。
Frequency response analysis (FRA) has gained attention as a reliable diagnostic tool, to assess the mechanical integrity of power transformers, due to standardised FRA measurement methods. However, the assessment of FRA results is still a challenge as it demands skilful personnel for diagnosis. Since there is no definitive and reliable code available for FRA interpretation. In this study, the three‐dimensional (3D) finite integration technique is used to simulate the physical geometrical dimensions of a three‐phase transformer which emulate the behaviour of real transformer and frequency response measurements. This novel method eliminates the need for lumped parameter circuit models, as it provides the ability to extract the FRA signatures directly from the 3D winding model. Axial displacement of different levels is simulated in several connection schemes. It was found that variation of the inter‐winding capacitance due to the axial displacement possesses a linear relationship with the degree of axial displacement fault. This provides the possibility for the quantitative determination of winding axial displacement fault using FRA. A simple mathematical relation is derived for calculating the variation of inter‐winding capacitance and a geometrical factor is introduced to generalise the method. Finally, lookup charts are introduced to diagnose axial displacement fault in different transformers.
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