CN102841257B - 用于测试变压器单相短路阻抗的仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于测试变压器单相短路阻抗的仪器，应用于电力系统中对主变压器进行单相短路阻抗的测量，其包括升流部分、与升流部分相连接的测量部分、与测量部分相连接并控制测量部分的主机部分；测量部分具有与主变压器的高压端相连接的电压端和电流端，测量部分在主机部分的控制下向待测的主变压器的高压端输出电流并测量主变压器的高压端上的电压。本发明将升流部分、测量部分、主机部分集成化，便于对主变压器的单相短路阻抗进行测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于电力系统中对主变压器的单相短路阻抗进行变值电流测试的仪器。
背景技术
当变压器遭受短路故障电流冲击后，或者在运输安装过程中受到冲击后，将可能导致变压器的绕组发生变形。变形损坏的程度与所受到的冲击和变压器本身的抗短路能力有关。若不尽早检出变形缺陷，极易导致事故的发生。
绕组发生形变后，变压器的每个绕组的线性电阻、电感（互感）、电容等分布参数将发生变化，此时通过注入一变频信号检测变压器各个绕组的幅频响应特性，并对检测结果进行纵向或横向比较。根据幅频响应特性的差异，来判断变压器可能发生的绕组变形，此即变压器绕组变形的频响分析法。该方法目前已较为普及，但在具体应用中也存在一些问题。首先，各个单位使用不同的频响仪，所测曲线不具有兼容性；第二，使用频响仪时应按厂家说明书进行，不同的厂家其要求的接线方式可能不同，各测试夹的位置每次需尽可能相同，否则可能导致曲线偏移、变形，最终干扰对试验结果的判断。
而绕组变形后，由于变压器的短路阻抗也将会做出相应变化，因此短路阻抗法是变压器绕组变形的另一重要诊断方法。其原理是通过测量变压器绕组在50Hz电流下的阻抗或漏抗，由阻抗或漏抗值的变化来判断变压器绕组是否发生了危及运行的变形，如线圈移位、鼓包、杂件短路、开路等。国标和IEC标准都规定了额定电流下漏抗变化的限值。IEC标准规定超过3%为异常，国标认为根据线圈机构的不同取2%-3%。美国ANSI标准96年版已将短路阻抗测试作为预测项目之一。
由于短路阻抗只要是漏电抗，在漏磁通回路中，油、纸、铜等非铁磁材料占磁路的主要部分，而非铁磁性材料的磁阻是线性的，且导磁率仅为硅钢片的万分之五左右，亦即磁压的99.9%以上降落在非铁磁材料上，因此短路阻抗基本上是线性的。这为现场进行低电压短路阻抗试验提供了理论支持。
运用2A电流进行单相低电压短路阻抗试验在变压器生产厂家和现场实践中已得到大范围推广，也积累了很多实践经验，但同时也暴露了一些问题。
目前采用的低电压短路阻抗试验是对绕组施加一定电流并测量所施加绕组上的电压，用试验结果与出厂值进行比较，用以判断变压器绕组是否发生了变形，其基本测试框图参见附图1所示。在现场进行试验时，需要将操作箱和大电流试验变压器进行连线组装，还需要数字式高精度测量表计进行试验参数读取，最后通过人工计算得到阻抗试验数据。整个过程是在试验人员参与下的闭环调节，存在读数误差、实验数据不直观等问题。在变压器阻抗较大时还需要较大的试验功率。而且，由于施加电流较小，对测试仪表的检测精度要求很高，往往难以获得必要的检测灵敏度，导致电流、电压测量误差较大，直接导致阻抗计算误差较大，可能造成误判断，有时仅对绕组变形严重的变压器有效。
在推进和落实高压电力设备状态检测的工作中，结合国内外先进状态检修模式和国内实际情况，阻抗法是监测大型变压器绕组变形的诊断方法之一，而低电压短路阻抗法的测试电流至少为5A。为提高测试精度，需要探讨一种在测试电流为5A及以上时进行低电压短路阻抗测试的仪器，以解决现场进行大电流低电压短路阻抗试验的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于大电流低电压短路阻抗试验的用于测试变压器单相短路阻抗的仪器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用于测试变压器单相短路阻抗的仪器，应用于电力系统中对主变压器进行单相短路阻抗的测量，其包括升流部分、与所述的升流部分相连接的测量部分、与所述的测量部分相连接并控制所述的测量部分的主机部分；所述的测量部分具有与所述的主变压器的高压端相连接的电压端和电流端，所述的测量部分在所述的主机部分的控制下向待测的所述的主变压器的高压端输出电流并测量所述的主变压器的高压端上的电压。
优选的，其还包括曲线生成模块及与其相连接的显示模块，所述的曲线生成模块根据所述的测量部分所测得的电压及电流生成阻抗曲线并通过所述的显示模块显示该阻抗曲线。
优选的，所述的曲线生成模块还具有存储其所生成的阻抗曲线的存储单元。
优选的，所述的曲线生成模块同时输出三相的所述的阻抗曲线或同相的多条历史阻抗曲线至所述的显示模块进行对比显示。
优选的，所述的电压端连接有与所述的主变压器相并联的补偿电容。
优选的，所述的升流部分包括升流变压器。
优选的，所述的测量部分与所述的主变压器构成双臂电桥电路。
优选的，所述的电流端输出0-10A的连续变化的交流电流。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明将升流部分、测量部分、主机部分集成化，便于对主变压器的单相短路阻抗进行测试。
附图说明
附图1为现有的低电压短路阻抗测试的框图。
附图2为本发明的用于测试变压器单相短路阻抗的仪器的接线图。
附图3为本发明的用于测试变压器单相短路阻抗的仪器的电容补偿的等效电路图。
附图4为本发明的用于测试变压器单相短路阻抗的仪器的曲线生成模块所生成的相间数据对比的曲线。
附图5为本发明的用于测试变压器单相短路阻抗的仪器的曲线生成模块所生成的同相历史数据对比的曲线
以上附图中：1、用于测试变压器单相短路阻抗的仪器；2、主变压器。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：参见附图2所示。
一种用于测试变压器单相短路阻抗的仪器1，应用于电力系统中对主变压器2进行单相短路阻抗的测量。该用于测试变压器单相短路阻抗的仪器1其包括升流部分、与升流部分相连接的测量部分、与测量部分相连接并控制测量部分的主机部分。上述各部分集成为一体。
升流部分包括升流变压器，其一侧与电源相连接，另一侧与测量部分相连接。
测量部分具有与主变压器2的高压端相连接的电压端U和电流端IL，电流端IL输出0-10A的连续变化的交流电流，测量部分在主机部分的控制下向待测的主变压器2的高压端输出电流并测量主变压器2的高压端上的电压。测量部分与主变压器2构成双臂电桥电路以对主变压器2进行测量。为了减少该仪器的容量，在电压端U上连接有与主变压器2相并联的补偿电容C，用该补偿电容C的电流补偿电感电流。参见附图3所示，图中，ZT为该仪器的等效阻抗，ZC为补偿电容C的阻抗，ZB为主变压器2的短路阻抗。在现场试验中，通过参考主变压器2的出厂资料，选择合适的补偿电容C进行补偿。为了防止过补偿时造成容升现象甚至出现串联谐振，感性无功补偿度宜控制在50%-80%之间，可以最大限度的满足试验条件。相关计算如下：
，其中，C为补偿电容量，I为试验电流，U为试验电压，ω为角频率。
该用于测试变压器单相短路阻抗的仪器1还包括曲线生成模块及与其相连接的显示模块。曲线生成模块具有存储其所生成的阻抗曲线的存储单元。曲线生成模块根据测量部分所测得的电压及电流生成阻抗曲线并通过显示模块显示该阻抗曲线。参见附图4和附图5所示，在试验中，如变压器的零序阻抗测试、线路的正序测试等试验测试项目，在试验中会得到一个数据点。而主变压器的单相阻抗测试的试验目的是对主变压器是否发生绕组变形进行诊断，因此生成一条直观的曲线将有利于相间数据和历史数据之间的对比。该仪器的曲线生成模块参考伏安特性曲线仪的设计，在软件上实现该功能，其不仅具有显示数据点的功能，还具有生成曲线的功能。考虑到试验数据的对比，存储单元至少能存储六条曲线，三条曲线用于相间数据的对比（附图4所示），另三条曲线用于同相历史数据的对比（附图5所示）。根据不同电压等级的变压器，将变形判据集成于显示模块中，当曲线变形超过标准时，其可以进行相关报警提示。
该仪器适合35-220kV电压等级的主变压器2使用，对主变压器2的单相短路阻抗进行变值电流测试，为判定主变压器2的三相线圈是否发生绕组变形提供科学依据。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于测试变压器单相短路阻抗的仪器，应用于电力系统中对主变压器进行单相短路阻抗的测量，其特征在于：其包括升流部分、与所述的升流部分相连接的测量部分、与所述的测量部分相连接并控制所述的测量部分的主机部分、曲线生成模块及与所述的曲线生成模块相连接的显示模块；所述的测量部分具有与所述的主变压器的高压端相连接的电压端和电流端，所述的测量部分在所述的主机部分的控制下向待测的所述的主变压器的高压端输出电流并测量所述的主变压器的高压端上的电压；所述的电流端输出0-10A的连续变化的交流电流；所述的曲线生成模块根据所述的测量部分所测得的电压及电流生成阻抗曲线并通过所述的显示模块显示该阻抗曲线，所述的阻抗曲线的纵轴为电压值，横轴为电流值；
所述的曲线生成模块还具有存储其所生成的阻抗曲线的存储单元，所述的曲线生成模块同时输出三相的所述的阻抗曲线或同相的多条历史阻抗曲线至所述的显示模块进行对比显示；
根据不同电压等级的变压器，将变形判据集成于所述的显示模块中，当曲线变形超过标准时，其可以进行相关报警提示。
2.根据权利要求1所述的用于测试变压器单相短路阻抗的仪器，其特征在于：所述的电压端连接有与所述的主变压器相并联的补偿电容。
3.根据权利要求1所述的用于测试变压器单相短路阻抗的仪器，其特征在于：所述的升流部分包括升流变压器。
4.根据权利要求1所述的用于测试变压器单相短路阻抗的仪器，其特征在于：所述的测量部分与所述的主变压器构成双臂电桥电路。
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