CN102735969B - 电力变压器绕组故障模拟试验方法 - Google Patents

电力变压器绕组故障模拟试验方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力变压器绕组故障模拟试验方法，属于电力变压器绕组故障试验领域。该方法将通用电力变压器的高压侧通过调压器连接交流电源，将用于限制励磁涌流的电阻串联在调压器与电闸之间，在该电阻两端还并联一个旁路闸刀，将通用电力变压器的低压侧与被试电力变压器（设置绕组故障）的低压侧相接，并将被试电力变压器的高压侧短路，通过调节调压器，使被试电力变压器获得所需的不同试验电流，再通过振动传感器采集被试变压器油箱表面的振动信号，通过电流传感器测量反映被试变压器负荷的电流信号，以给计算机处理分析。本发明减小了电力变压器绕组故障试验对电源容量的需求，操作简单，参数易测取，对同类型变压器具有普遍性。

Description

电力变压器绕组故障模拟试验方法
技术领域
本发明涉及一种电力变压器故障诊断技术，尤其涉及一种电力变压器绕组故障模拟试验方法，属于电力变压器绕组故障试验领域。
背景技术
电力变压器的稳定性和可靠性极大影响着整个电网的安全运行，因此，开展变压器绕组变形检测和故障诊断的研究具有十分重要的意义。
电力变压器稳定运行时，硅钢片的磁致伸缩引起了铁心振动，绕组在负载电流的电场力作用下产生振动，绕组及铁心的振动通过变压器器身和油传递到变压器的油箱，引起油箱的振动，变压器油箱表面的振动与变压器绕组及铁心的压紧状况、位移及变形状态密切相关。但在对电力变压器施加较低电压时，由铁芯引起的变压器油箱表面的振动很小，可以近似忽略不计，可以认为电力变压器的振动主要是由绕组引起。因此，有必要通过变压器绕组故障模拟试验来进一步探求绕组故障与振动之间的关系。
现有的模拟电力变压器绕组故障的负载试验实现起来存在以下问题：
1、若采用电力变压器直接带负载，需要较大的负载电流，不但一般实验室电源容量不允许，而且需要购置很大的负载装置，资金消耗大，且在试验时也会浪费大量的电能。
2、将电力变压器的低压侧短路，而高压侧通过调压器加低电压，在理论上可以实现，但因需要负载电流很大，且要求可调（如S9-M-100/10变压器为144.3A；S11-M-200/10变压器为288.7A），如果用调压器直接与电源相接，则会输出很大的电流，这将对调压器要求很高，而实验室中一般的调压器无法满足如此高的要求，另外，如果变压器上加比较高的电压，铁芯引起的振动对研究绕组故障会产生影响。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，而提出一种电力变压器绕组故障模拟试验方法，以降低试验门槛，提高试验效果。
该方法运用到如下硬件：
a、电阻，用于限制电源合闸时产生的励磁涌流；
b、调压器，用于使被试电力变压器获得所需的不同的负载电流；
c、通用电力变压器，用于保证负载电流的大小满足要求；
d、被试电力变压器，用于设置绕组故障；
e、振动传感器，用于采集被试电力变压器油箱表面的振动信号；
f、电流传感器，用于测量反映被试电力变压器负荷的电流信号；
该方法包括如下步骤：
步骤1：将通用电力变压器的高压侧通过调压器连接交流电源，将电阻串联在调压器与电源闸刀之间，在电阻两端再并联一个旁路闸刀，将通用电力变压器的低压侧与被试电力变压器的低压侧相接，并将被试电力变压器的高压侧短路；
步骤2：先将旁路闸刀分闸，将电源闸刀合闸，然后立即将旁路闸刀合闸，再通过调节调压器，使被试电力变压器获得所需的不同试验电流，并通过振动传感器和电流传感器获得不同的振动信号和电流信号。
技术效果：
1、能在电源容量有限的情况下，准确监测绕组故障，试验操作简单，参数易测取，对同一类型的变压器具有普遍性。
2、在电源容量允许的情况下，能够减小对电源的需求，试验操作安全，经济性高，可实施性强。
3、试验中被试电力变压器高、低压侧的电压均很低，可以减小铁芯振动产生的影响，有利于提高试验准确性。
附图说明
图1为本发明方法所涉及的硬件电路原理图。
图2为本发明方法的整体实现等效示意图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
本发明方法所采用的硬件如下：
a、电阻，作用：限制电源合闸时产生的励磁涌流对电源的影响（一般实验室不具备能承受电力变压器空载合闸的电源容量），电源合闸后很快将该电阻短接（合闸后0.5秒内）。
b、调压器，作用：调节通用电力变压器高压侧的电压，使被试电力变压器获得试验所需的不同的负载电流。
c、通用电力变压器，作用：进一步降压，使负载电流的大小满足要求（负载电流大小应与被试变压器的额定电流相当），同时使被试变压器的原、副边电压均很低，以减小铁芯对绕组故障模拟试验的影响。
d、被试电力变压器，作用：设置绕组故障，并通过监测其振动以获取所需试验数据。
e、振动传感器，作用：采集被试电力变压器油箱表面的振动信号。
f、电流传感器，作用：测量反映被试电力变压器负荷的电流信号。
上述硬件的电路连接关系如图1所示，将通用电力变压器TR2的高压侧通过调压器TR1连接交流电源（实验室一般为380V），将电阻R串联在调压器TR1与电源闸刀K1之间，在该电阻R的两端再并联一个旁路闸刀K2，将通用电力变压器TR2的低压侧与被试电力变压器TR3的低压侧相接，并将被试电力变压器TR3的高压侧短路。这样可以使调压器的输出电压较高、输出电流I2较小，以降低对调压器的要求。通过通用电力变压器进一步降低电压，可以获得所需的较大负载电流I3，最后供给被试变压器。
如图1所示，将振动传感器VS安装在被试变压器TR3油箱表面，将电流传感器IS安装于通用电力变压器TR2与被试电力变压器TR3之间的导线上。开始试验时，先将旁路闸刀分闸，将电源闸刀合闸，然后立即将旁路闸刀合闸（短接电阻），通过调节调压器，可使被试电力变压器获得所需的不同试验电流，同时使被试电力变压器原、副边电压均较低，最后通过振动传感器与电流传感器获得不同的振动信号与电流信号。振动传感器与电流传感器所测取的信号数据经过Nicolet数据采集仪后传至计算机进行存储、数据处理和分析，整体实现等效结构如图2所示。为全面监测电力变压器表面的振动状况，将振动传感器分别安装在变压器箱体顶部与绕组三相对应的位置，以监测变压器箱体表面垂直方向的振动信号。
下面提供本发明的一个实施例：
选用江苏宏源电气公司生产的电力变压器S9-M-100/10作为被试电力变压器，并进行绕组变形故障设置；选用江苏宏源电气公司生产的新电力变压器S11-M-200/10作为通用电力变压器；电阻选用阻值为4欧姆左右的电阻；振动传感器采用振动加速度传感器CA-YD-103；电流传感器采用BJHCS-ES5A-75A。
设置绕组变形故障：用吊车将变压器吊芯，可以看到浸在变压器油中的铁芯和绕组，将A相绕组顶端的两块垫块取出，利用竹片轻轻插入绕组线饼间隙，使绕组变松，然后使用木槌敲击竹片，造成绕组线饼辐向变形。
应用本发明方法进行试验，通过调节调压器以调节通用电力变压器高压侧的电压，使被试电力变压器获得试验所需的不同负载电流（试验电流），试验数据如表1所示。
表1
  TR2的高压侧电压（V）   负载电流I3（A）
  320   115.92
  340   123.10
  360   129.72
  380   137.51
  398   144.27
使用调压器对通用电力变压器高压侧进行调压，利用电流传感器测取负载电流的大小。由表1可以看出，将通用电力变压器高压侧的电压逐渐调高，最终能够使负载电流逐渐接近额定电流。这降低了对调压器的要求，在实验室中实现容易，电源容量有效减小。
在理论分析的基础上进行大量实测试验之后发现，本方法具有很好的操作性和实用性，可以专门用于对电力变压器绕组故障诊断的研究。

Claims (1)

1.一种电力变压器绕组故障模拟试验方法，适用于绕组变形故障；其特征在于：
该方法运用到如下硬件：
a、电阻(R)，用于限制电源合闸时产生的励磁涌流；
b、调压器(TR1)，用于使被试电力变压器(TR3)获得所需的不同的负载电流；
c、通用电力变压器(TR2)，用于保证负载电流的大小满足要求；
d、被试电力变压器(TR3)，用于设置绕组故障；
e、振动传感器(VS)，用于采集被试电力变压器(TR3)油箱表面的振动信号；
f、电流传感器(IS)，用于测量反映被试电力变压器(TR3)负荷的电流信号；
该方法包括如下步骤：
步骤1：将通用电力变压器(TR2)的高压侧通过调压器(TR1)连接交流电源，将电阻(R)串联在调压器(TR1)与电源闸刀(K1)之间，在电阻(R)两端再并联一个旁路闸刀(K2)，将通用电力变压器(TR2)的低压侧与被试电力变压器(TR3)的低压侧相接，并将被试电力变压器(TR3)的高压侧短路；
步骤2：先将旁路闸刀(K2)分闸，将电源闸刀(K1)合闸，然后立即将旁路闸刀(K2)合闸，再通过调节调压器(TR1)，使被试电力变压器(TR3)获得所需的不同试验电流，并通过振动传感器(VS)和电流传感器(IS)获得不同的振动信号和电流信号。
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