CN103884946A - 一种变压器故障模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种变压器故障模拟装置，包括：三个变压器。其中，第一变压器包括多个高压绕组套管，并且多个高压绕组套管的接线端分别连接高压绕组线圈的不同位置。第二变压器的上下部绝缘线圈和铁芯之间设置有用于调节高压绕组的高度的紧固螺栓，且高压绕组和低压绕组之间设置有用于使高压绕组向外凸起，低压绕组向内凹陷的撑条。第三变压器作为模拟绕组翘曲故障的变压器。三个变压器相互独立，可以同时模拟绕组的短路、位移、翘曲和鼓包等较为复杂的故障。

Description

一种变压器故障模拟装置

技术领域

本发明涉及变压器检测领域，更具体的说是涉及一种变压器故障模拟装置。

背景技术

进入21世纪以来，伴随着经济的极大发展，国民生活水平也达到了一个全新的高度，相应的人们对各种用电设备的需求也越来越高，这就促使电力系统要加快自身的建设。

在电力系统中，变压器是昂贵且重要的设备之一。随着电压等级的不断提高，变压器出现故障的概率越来越高，而一旦故障发生，将会导致一个地区大面积、长时间停电，造成经济的重大损失和生活的极大不便。近年有关统计表明，全国110kV及以上变压器由绕组引发的事故占总事故台次的71.1%，如将变压器所发生的事故按损坏部位分类，绕组所引发的事故居第1位。从解体检查情况看，绝大部分是由短路强度不够而引起的绕组变形。正常情况下，变压器的电磁应力不大，但当发生短路故障，特别是近区短路故障时（通常包括变压器出口短路、内部引线短路和相间短路或绕组对地短路三种故障），变压器的低压侧将出现很大的短路电流，由短路电流所产生的巨大应力（较正常情况下增加上千倍）将作用于变压器绕组上，此时，如果用来绕制绕组的线材出现机械强度不够（如使用铝线材），或固定不牢、亦或线材绝缘已经发生热劣化的情况，绕组就可能会发生变形。因此为了及时发现变压器的事故隐患、避免突发事故、提高变压器运行可靠性，开展变压器绕组故障诊断的研究具有十分重要的意义。

为了在试验室内能顺利的模拟绕组各种变形故障，对变压器绕组故障诊断进行较为全面的研究，急需一种特殊的变压器故障模拟装置。目前变压器故障模型装置并不能模拟较为复杂的绕组故障,比如：绕组的短路、位移、翘曲和鼓包。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种变压器故障模拟装置，以模拟变压器中复杂的绕组故障。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种变压器故障模拟装置，包括：三个相互独立的变压器，第一变压器包括多个高压绕组套管，所述多个高压绕组套管的接线端分别连接高压绕组线圈的不同位置；

第二变压器的高低压绕组的上下部绝缘端圈相互独立，且高压绕组的上下部绝缘端圈和铁芯之间设置有用于调节高压绕组的高度的紧固螺栓；

第二变压器的高压绕组和低压绕组之间设置有用于使高压绕组向外凸起，低压绕组向内凹陷的撑条；

第三变压器的高压绕组在轴向压力的作用下，形成翘曲状态。

优选的，所述第一变压器包括5个高压绕组套管；

其中，第一高压绕组套管的接线端与高压绕组的首匝线圈相连；

第二高压绕组套管的接线端与高压绕组第1274匝线圈的末端相连；

第三高压饶组套管的接线端与高压绕组第1338匝线圈的末端相连；

第四高压绕组套管的接线端与高压绕组第1402匝线圈的末端相连；

第五高压绕组套管的接线端与高压绕组第1466匝线圈的末端相连。

优选的，所述高压绕组套管为环氧树脂材料制作的电容式套管。

优选的，所述第一变压器、第二变压器和所述第三变压器还包括：第一低压绕组套管和第二低压绕组套管；

所述第一低压绕组套管与低压绕组的首端相连；

所述第二低压绕组套管与低压绕组的末端相连。

优选的，所述第一变压器、所述第一变压器和所述第三变压器的高压绕组为多层滚筒式。

优选的，所述第一变压器、所述第二变压器和所述第三变压器的低压绕组为连续式。

优选的，所述第一变压器、所述第二变压器和所述第三变压器从低压绕组至高压绕组依次包括：高压绕组、低压绕组外撑条、第一围屏、第一撑条、第二围屏、第二撑条、装配间隙、高压组绝缘筒以及高压绕组。

优选的，所述第一变压器、所述第二变压器和所述第三变压器均包括油箱。

优选的，所述油箱的顶端和侧壁的底部分别设置有取油口。

优选的，所述第一高压绕组套管位于变压器的顶端；

所述第二高压套管、所述第三高压套管、所述第四高压套管和所述第五高压套管位于变压器的侧面。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种变压器故障模拟装置，包括：三个变压器。其中，第一变压器包括多个高压绕组套管，并且多个高压绕组套管的接线端分别连接高压绕组线圈的不同位置。这样通过在第一变压器的多个高压绕组套管之间串并联导线、电感、电阻和电容，实现变压器短路和位移故障的模拟。第二变压器的上下部绝缘线圈和铁芯之间设置有用于调节高压绕组的高度的紧固螺栓，且高压绕组和低压绕组之间设置有用于使高压绕组向外凸起，低压绕组向内凹陷的撑条，从而用于模拟高低压绕组轴向位移和鼓包故障。第三变压器作为模拟绕组翘曲故障的变压器。由以上可知，三个变压器相互独立，可以同时模拟绕组的短路、位移、翘曲和鼓包等较为复杂的故障。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种变压器绕组故障模拟装置中三个变压器的外部结构正视图；

图2为本发明一种变压器绕组故障模拟装置中三个变压器的外部结构俯视图；

图3为本发明一种变压器绕组故障模拟装置中上下绝缘端圈的结构示意图；

图4为本发明一种变压器绕组故障模拟装置中三个变压器内部结构示意图；

图5为本发明一种变压器绕组故障模拟装置中变压器高压绕组及其套管引线结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1～图5，图1为本发明一种变压器绕组故障模拟装置中三个变压器的外部结构正视图；图2为本发明一种变压器绕组故障模拟装置中三个变压器的外部结构俯视图；图3为本发明一种变压器绕组故障模拟装置中上下绝缘端圈的结构示意图；图4为本发明一种变压器绕组故障模拟装置中三个变压器内部结构示意图；图5为本发明一种变压器绕组故障模拟装置中变压器高压绕组及其套管引线结构示意图。

本发明所述的变压器绕组变故障模拟装置包括第一变压器、第二变压器和第三变压器，三台单相试验变压器。

其中，第一变压器由油箱1、套管2-8（套管2-8包括：5个高压绕组套管和2个低压绕组套管）、取油口10-11、高压绕组12和低压绕组13组成，其中油箱1为全封闭的立方体，内部封装变压器油，变压器铭牌9位于油箱侧面，一个取油口11在油箱1顶端右侧，另一个取油口10固定在油箱1侧壁的底端。

第一变压器的高压绕组12的首端出线端由第一高压绕组套管2引出，位于第一变压器的顶部；高压绕组12的末端出线端位于第一变压器的侧边，由另外4个高压绕组套管引出。其中，第二高压绕组套管3的接线端与高压绕组12的第1274匝线圈的末端相连；第三高压饶组套管6的接线端与高压绕组12的第1338匝线圈的末端相连；第四高压绕组套管4的接线端与高压绕组12的第1402匝线圈的末端相连；第五高压绕组套管5的接线端与高压绕组12的第1466匝线圈的末端相连。

低压绕组13的首端和末端的出线端位于第一变压器的顶部的另一侧，分别由第一低压绕组套管8和第二低压绕组套管7引出，该两套管7、8主要用于固定低压绕组13。

可选的，低压绕组13为连续式，高压绕组12为多层圆筒式，并且上述套管2-8均为采用环氧树脂材料制作而成的电容式套管。

需要说明的是，第一变压器的高压绕组12和低压绕组13之间主绝缘距离为53.5mm，由一道10mm厚的低压绕组13外撑条14，两道2mm厚度围屏（第一围屏15和第二围屏16），两道18mm厚撑条（第一撑条17和第二撑条18），一道2mm厚高压绕组绝缘筒20及1.5mm的装配间隙19构成。

可以理解的是，通过在第一变压器的5个高压套管2-6之间串并联导线、电感、电阻和电容，可以用来模拟不同程度和不同位置的短路故障和位移故障。比如：套管3与套管6之间通过导线短路与套管4和套管5之间短路的故障程度相同，都为短路64匝绕组，但其故障位置并不相同，如套管3与套管4之间短路，则表示高压绕组12内部短路128匝，短路程度要比套管3与套管6之间短路严重。且模拟位移故障时，如套管3与套管6之间连接不同量级的电容，便可方便的模拟不同位移程度的变形故障。

第二变压器与第一变压器结构基本相同，不同之处在于第二变压器的高压绕组12和低压绕组13的上部绝缘端圈21与下部绝缘端圈24相互独立，其中高压绕组12的上部绝缘端圈21、下部绝缘端圈24与铁心23之间使用紧固螺栓22和紧固螺栓28压紧，通过控制紧固螺栓22和28即可控制高压绕组12和低压绕组13的相对位置，从而实现绕组的径向位移的模拟。进一步，在第二变压器装配完成后抽取靠近高压绕组12那道18mm撑条18，在原撑条18位置处加垫2mm纸板之后打入厚25mm撑条，从而使得高压绕组12向外凸起，低压绕组13向内凹陷，实现全绕组的鼓包故障模拟。

第三变压器高压绕组12的绕制完成后对其出头范围处轴向施加一定的压力，使绕组变形形成翘曲，从而实现绕组的翘曲模拟。

本发明所公开的三个变压器之间互不影响，并不会因为第二变压器上有故障，就影响第一变压器的测试结果。将故障直接固定于变压器内部，可以保证相同试验条件下能够定量的研究变压器绕组变形故障的特点，同时不会破坏绕组的内部结构使其具有测试重复性。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种变压器故障模拟装置，包括：三个相互独立的变压器，其特征在于，第一变压器包括多个高压绕组套管，所述多个高压绕组套管的接线端分别连接高压绕组线圈的不同位置；

第二变压器的高低压绕组的上下部绝缘端圈相互独立，且高压绕组的上下部绝缘端圈和铁芯之间设置有用于调节高压绕组的高度的紧固螺栓；

第二变压器的高压绕组和低压绕组之间设置有用于使高压绕组向外凸起，低压绕组向内凹陷的撑条；

第三变压器的高压绕组在轴向压力的作用下，形成翘曲状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一变压器包括5个高压绕组套管；

其中，第一高压绕组套管的接线端与高压绕组的首匝线圈相连；

第二高压绕组套管的接线端与高压绕组第1274匝线圈的末端相连；

第三高压饶组套管的接线端与高压绕组第1338匝线圈的末端相连；

第四高压绕组套管的接线端与高压绕组第1402匝线圈的末端相连；

第五高压绕组套管的接线端与高压绕组第1466匝线圈的末端相连。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述高压绕组套管为环氧树脂材料制作的电容式套管。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，所述第一变压器、第二变压器和所述第三变压器还包括：第一低压绕组套管和第二低压绕组套管；

所述第一低压绕组套管与低压绕组的首端相连；

所述第二低压绕组套管与低压绕组的末端相连。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一变压器、所述第一变压器和所述第三变压器的高压绕组为多层滚筒式。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一变压器、所述第二变压器和所述第三变压器的低压绕组为连续式。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一变压器、所述第二变压器和所述第三变压器从低压绕组至高压绕组依次包括：高压绕组、低压绕组外撑条、第一围屏、第一撑条、第二围屏、第二撑条、装配间隙、高压组绝缘筒以及高压绕组。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一变压器、所述第二变压器和所述第三变压器均包括油箱。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述油箱的顶端和侧壁的底部分别设置有取油口。

10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一高压绕组套管位于变压器的顶端；

所述第二高压套管、所述第三高压套管、所述第四高压套管和所述第五高压套管位于变压器的侧面。

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