CN105223329B - 基于热电效应的变压器绕组材质鉴别方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于热电效应的变压器绕组材质鉴别方法,包括以下步骤:S1.在三相接头其中一个相接头和0相接头处分别设置一个温度传感器;S2.对所述其中一个相接头进行加热,并使得变压器相绕组回路产生温度差异分布,记录此时所述其中一个相接头与0相接头之间的电压值;S3.根据所述其中一个相接头的温度和所述其中一个相接头与0相接头之间的电压值判断变压器绕组的材质。本发明在不破坏绕组绝缘的情况下,可以简单快捷地进行变压器绕组材质是否为铜材质的鉴别。

Description

基于热电效应的变压器绕组材质鉴别方法
技术领域
[0001]本发明涉及变压器检测领域,特别涉及一种基于热电效应的变压器绕组材质鉴别 方法。
背景技术
[0002]电力变压器,尤其是10kV级别的配电变压器中,长期存在着使用铝线代替铜线的 现象。特别是近年来,由于国内外铜价居高不下,铝绕组变压器的数量呈现大幅度增加的趋 势。我国现行国标未对变压器绕组的材质做出限定,但要求若使用铝绕组需在变压器型号 上明确标识。目前市面上存在的铝绕组变压器绝大部分则属于生产厂家为了节省成本将绕 组由铜线偷换为铝线的情况,电力用户在购买和运行时并不知情。
[0003]由于铜铝材质特性上的差异,铝绕组变压器本身存在着性能上的不足。同时变压 器生产企业数量巨大,许多不具备质量控制和试验检测等必要能力的小企业混迹其中,其 生产的铝绕组变压器质量更是难以保证。根据国家电网公司变压器类设备事故统计分析表 明:变压器绕组是变压器损坏事故的主要损坏部位,超过总损坏事故的70%,其中绕组抗短 路强度不够和绝缘有缺陷是损坏事故的主要原因。由事故分析可见,变压器绕组的质量问 题极易引起安全事故,使用现有的铝绕组变压器将极大地增加变压器损坏的风险,在整个 电力系统运行中埋下安全隐患。因此必须加强变压器绕组的质量控制,甄别出电力系统中 以次充好的铝绕组变压器。
[0004]我国电力变压器出厂必须经过例行试验、型式试验和特殊试验,其中与变压器绕 组密切相关的试验包括:绕组电阻测量、短路试验、空载试验、温升试验等。这些试验都不能 用于检测铝绕组变压器,国内外也没有相关的研究。目前,电力运检部门只能通过吊罩后破 坏绕组绝缘才能检测出绕组导体类型。但是,该方法费时费力、准确度不高同时具有不可逆 性。
[0005]目前,国内外均没有有效的可用于鉴别变压器绕组材质的检测方法。只能通过吊 罩后破坏绕组绝缘才能检测出绕组导体类型。
发明内容
[0006]鉴于此,本发明的目的是提供一种基于热电效应的变压器绕组材质鉴别方法。 [0007]本发明的目的是通过以下技术方案实现的,一种基于热电效应的变压器绕组材质 鉴别方法,包括以下步骤:
[0008] S1 •在三相接头其中一个相接头和0相接头处分别设置一个温度传感器;
[0009] S2 •对所述其中一个相接头进行加热,并使得变压器相绕组回路产生温度差异分 布,记录此时所述其中一个相接头与0相接头之间的电压值;
[0010] S3 •根据所述其中一个相接头的温度和所述其中一个相接头与〇相接头之间的电 压值判断变压器绕组的材质。
[0011]优选的,在对所述其中一个相接头进行加热前,其中一个相接头与〇相接头间的初 始直流电压值低于3yV。
[0012]优选的,加热所述其中一个相接头的目标温度为160〜20(TC。
[0013]优选的,判断变压器绕组为铜材质的条件为:所述其中一个相接头与温度为160〜 200 °C且所述其中一个相接头与0相接头之间的直流电压值小于50yV。
[0014]由于采用了上述技术方案,本发明具有如下的优点:
[0015]本发明在不破坏绕组绝缘的情况下,可以简单快捷地进行变压器绕组材质是否为 铜材质的鉴别。
附图说明
[0016]为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进 一步的详细描述,其中:
[0017] 图1为变压器绕组材质鉴别方法流程图;
[0018] 图2为变压器绕组回路热电效应试验接线图;
[0019]图3为PTC加热模块俯视图。
具体实施方式
[0020]以下将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述;应当理解,优选实施例 仅为了说明本发明,而不是为了限制本发明的保护范围。
[0021] —种用于甄别铜铝绕组变压器的无损检测方法,包括以下步骤:
[0022] S1.将PTC加热模块1通过螺纹套接在变压器a (b、c)相接头上,两个温度传感器置 于变压器a (b、c)相接头和0相接头处,高精度直流电压表4通过铜材质引线正极连接变压器 a (b、c)相接头,负极连接〇相接头,加热前调零使得初始直流电压值低于如v;
[0023] S2 • PTC加热模块通22〇V交流电升温,通过接触式传热对变压器3相接头进行加热, 并使得变压器a (b、c)相绕组回路产生温度差异分布,稳定后温度计2测得变压器a (b、c)相 接头处的温度应在160〜200°C范围内,记录此时a (b、c)相和0相接头之间的直流电压值,电 压测量精度必须高于lyV;
[0024] S3•当变压器a (b、c)相接头处的温度达到160〜20(TC时,a (b、c)相和0相接头之间 的直流电压值仍低于50yV的,说明整个热电回路的导体为相同材质,g卩为铜,否则为非纯铜 材质绕组变压器。
[0025] PTC加热模块的热源为2〜4片PTC陶瓷恒温加热片,型号选择220V/26(rC/300W,规 格为56*56打毫米。PTC陶瓷恒温加热片的主要优点是非电磁式加热原理,不会对热电势测 量造成干扰;表面绝缘,可以与金属直接接触,固体传热,传热效率高;加热功率高且自动恒 温无需温控,不易因过热产生危险。
[0026]加热模块主体形状为长方体,长宽高分别为90*80*75毫米。长方体中间留有一直 径为12毫米,深度为60毫米的带螺纹(约0 • 9mm)圆孔,螺纹与变压器接头匹配。圆孔四周分 别布置四个加PTC加热片预置槽,可根据需要选择放置PTC加热片。主体部分材质采用紫铜 (铜号Cu T3),作用是通过紧密接触将热能从PTC加热片传导到变压器接头。因为变压器接 头的尺寸有多种,所以加热模块的圆孔直径也对应有012mm、d)20mm等尺寸选择。
[0027] PTC加热模块采用工频220V交流电源,最大功率可达12〇(^,使用时PTC加热片表面 温度最高为255°C,加热模块主体温度约为200〜250°C,变压器接头处温度可达到160〜220 。(:。
[0028] 鉴别方法的基本物理原理是塞贝克(Seebeck)效应,又称作第一热电效应,它是指 由于两种不同电导体或半导体的温度差异而引起两种物质间的电压差的热电现象。对于由 两种不同导体串联组成的回路,不考虑塞贝克系数随温度的变化情况下的塞贝克效应热电 势计算公式为:
[0029] U=Sab(Ti-T2) (1)
[0030] 式中:Sab为导体a和导体b之间的相对塞贝克系数山为接点1的温度;T2为接点2的 温度。
[0031] 理论上同种材质导体之间,即使存在温度差异,也不会产生热电势。但是在工程实 际中,虽然都是铜材质,由于纯度不完全相同,所含杂质成分不同,其塞贝克系数也会有略 微差异。经过实验室测量,不同的铜材质之间的相对塞贝克系数极小,一般不高于liiV/K。 [0032]铜材和铝材为异种金属,在有温度差异的情况下,会发生较明显的热电效应。实验 室采用变压器绕组常用的漆包铜线和漆包铝线样品进行测量,测得室温下漆包铜线和漆包 铝线的相对塞贝克系数为4.1576UV/K。
[0033] 变压器热电效应测量回路中的导体有外部引线、导电杆、铜排、绕组四种。外部引 线采用铜材质导线,导电杆和铜排已知为铜材质,绕组材质未知。
[0034]当变压器绕组材质为铜材时,整个热电效应测量回路均为同种导体材质。因此,基 于前述理论分析,变压器绕组回路不会产生明显的热电效应,热电势应该趋近于零。在仿真 分析和实验验证的基础上,考虑一定的裕度,取变压器绕组材质为铜材时热电势应不高于 50yV〇
[0035]当变压器绕组材质为铝材时,绕组材质与热电效应测量回路中其他导体材质不 同,会产生明显的热电效应。加热后,由于铝材绕组两端温度不同,在绕组两端会产生一定 的热电势。取铜铝相对塞贝克系数4.1576yV/K进行计算,当绕组两端温差达到12.5°C时,热 电势即会超过50yV。进行仿真分析和实验验证,本发明采用的加热方式完全可以使配电变 压器绕组两端温差超过15°C,达到鉴别要求。
[0036]以上所述仅为本发明的优选实施例,并不用于限制本发明,显然,本领域的技术人 员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的 这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些 改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种基于热电效应的变压器绕组材质鉴别方法,其特征在于:包括以下步骤:
51.在三相接头其中一个相接头和0相接头处分别设置一个温度传感器;
52.对所述其中一个相接头进行加热,并使得变压器相绕组回路产生温度差异分布,记 录此时所述其中一个相接头与0相接头之间的电压值;
53.根据所述其中个相接头的温度和所述其中一个相接头与0相接头之间的电压值 判断变压器绕组的材质; 判断变压器绕组为铜材质的条件为:所述其中一个相接头的温度为160〜20(TC且所述 其中一个相接头与〇相接头之间的直流电压值小于50yV。
2.根据权利要求1所述的基于热电效应的变压器绕组材质鉴别方法,其特征在于:在对 所述其中一个相接头进行加热前,其中一个相接头与〇相接头间的初始直流电压值低于3tl V。
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