CN106526394B - 卷铁心片间短路故障下铁心局部温升试验系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种卷铁心片间短路故障下的铁心局部温升试验系统及实验方法。试验系统主要包括：计算机、卷铁心变压器、故障模拟夹件、调压器和数据采集单元。基于本发明的试验系统能够进行片间短路故障下局部温升试验研究。本发明的技术效果为：通过计算机控制即可自动地实现变压器不同短路片数、铁心上不同位置处片间短路故障，同时数字功率分析仪可将试验数据直接传回计算机，具有重复性强、灵敏度高等特点，能够有效地研究片间短路故障下的局部温升变化以及故障机理、故障应对策略等。

Description

卷铁心片间短路故障下铁心局部温升试验系统及方法
技术领域
本发明属于变压器故障试验领域，具体涉及一种卷铁心片间短路故障下的变压器局部温升试验系统。
背景技术
变压器是电力系统的重要设备之一，其正常运行与否直接影响到整个系统的稳定性和可靠性。近年来，我国提倡节能减排，卷铁心由于损耗低的优点在电力系统中的应用越来越广泛。现场运行中由绝缘故障导致的变压器事故占总事故的50％以上，其中片间短路故障就是铁心故障中一种典型的绝缘故障。铁心发生片间短路时，在主磁通的感应下会短路硅钢片间形成故障环流，造成铁心局部温度升高，并随着故障的发展会进一步破坏铁心及绕组绝缘，甚至融化叠片，烧毁铁心。因此有必要通过变压器铁心片间短路故障模拟试验来探究片间短路故障与铁心局部温升的关联性，研究其故障发生机理，从而为实际工程的优化设计等提供参考。
现有的片间短路故障的模拟试验主要是对硅钢片进行片间短路试验，无法真实地反映变压器铁心不同位置上发生片间短路时局部温升，可参考度较低，对真实变压器做片间短路试验主要是铁心表面焊锡实现片间短路进行试验，这样的结果是无法重复试验，而焊锡也会对试验结果造成较大影响，且目前针对变压器铁心片间短路故障及其诊断工作，都是基于叠铁心变压器，尚没有提出一种卷铁心试验系统及方法。
发明内容
本发明针对现有技术存在的不足，提出一种卷铁心片间短路故障下的铁心局部温升试验系统及方法，以探究变压器铁心发生不同短路片数以及不同位置片间短路故障与铁心故障区域局部温升方面的关联性，具有智能操作、灵敏度高，重复性强等特点。
本发明采用的技术解决方案是：
一种卷铁心片间短路故障下的铁心局部温升试验系统，用于测试片间短路故障下故障区域局部的温升变化，主要包括计算机(1)、卷铁心变压器(2)、故障模拟夹件(3)、调压器(4)、数据采集单元(5)；其中：
卷铁心变压器(2)具体包括卷铁心(6)，高压线圈(7)和低压线圈(8)；高压线圈(7)位于卷铁心(6)的一侧上，与调压器(4)相连接；低压线圈(8)位于卷铁心(2)的另一侧上，呈空载状态；计算机(1)与故障模拟夹件(3)和数据采集单元(5)通过RS485进行通讯，故障模拟夹件(3)固定在卷铁心(6)的上铁轭处。
故障模拟夹件(3)具体包括2个夹板(9)、4个支撑螺杆(10)、4个螺帽(11)、36块绝缘块(12)、36片铜片(13)、36个电磁继电器(14)、2个单片机(15)、42个温度探头(16)以及1个整流器(17)；故障模拟夹件(3)的每个夹板(9)内部均匀地设置有七排共21个温度探头(16)，探头末端和夹板(9)的内侧表面相齐，所有的温度探头都与数据采集单元(5)的对应通道相连接；七排温度探头的空隙处总共设置有六排共18个绝缘块(12)；每块绝缘块(12)一端覆盖铜片(13)，另一端与电磁继电器(14)相连接，通过电磁继电器动作带动绝缘块上的铜片模拟铁心片间短路；每个电磁继电器(14)的一端与整流器(17)相连接，同时每个电磁继电器(14)的另一端与同一侧故障夹件上的单片机(16)连接，单片机(16)与计算机(1)相连接。
本发明的目的还在于，为上述铁心局部温升试验系统提供一种简便有效的实验方法。
本发明所述的试验方法步骤如下：
第一步：按照接线示意图将实验装置接线连接好，将故障模拟夹件(3)固定在卷铁心(6)的上铁轭处。
第二步：调节调压器(4)，使变压器卷铁心(6)一次侧电压达到额定值。
第三步：测量所有温度探头(16)所在位置的局部温度，并将测量数据由数据采集单元(5)上传至计算机(1)；
第四步：通过计算机(1)指令智能模拟夹件(3)自动完成完成位置a，30片短路片数下的铁心片间短路；
第五步：测量此时所有温度探头(16)所在位置的局部温度，并将测量数据由数据采集单元(5)上传至计算机(1)；
第六步：重复第五、六步，完成铁心上a～e位置，30-90片短路片数下的局部温升测量数据上传；
第七步：将不同位置、不同短路片数下的局部温升数据由表格完成统计，并做相应的处理。
附图说明
图1为本发明系统及方法所涉及的硬件电路原理图。
图2为本发明系统及方法所涉及的故障模拟夹件内侧结构图。
图3为本发明系统及方法所涉及的故障模拟夹件剖视图。
图4为本发明系统及方法所涉及的通讯原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
一种铁心片间短路故障下铁心局部温升试验系统，如图1所示，包括计算机(1)、卷铁心变压器(2)、故障模拟夹件(3)、调压器(4)、数据采集单元(5)；所述的卷铁心变压器(2)具体包括卷铁心(6)，高压线圈(7)和低压线圈(8)；高压线圈(7)位于卷铁心(6)的一侧芯柱上，与调压器(4)相连接，低压线圈(8)位于卷铁心(2)的另一侧芯柱上，呈空载状态；
如图2与图3所示，所述的故障模拟夹件(3)具体包括2个夹板(9)、4个支撑螺杆(10)、4个螺帽(11)、36块绝缘块(12)、36片铜片(13)、36个电磁继电器(14)、2个单片机(15)、42个温度探头(16)以及1个整流器(17)；故障模拟夹件(3)的每个夹板(9)内部均匀地设置有七排共二十一个温度探头(16)，从左至右每排分别标号为位置A、B、C、D、E、F、G，探头末端和夹板(9)的内侧表面相齐，所有的温度探头(16)都与数据采集单元(5)的对应通道相连接；七排温度探头(16)的空隙处总共设置有六排18个绝缘块(12)，每排分别标号为位置a、b、c、d、e、f；每块绝缘块(12)一端覆盖一片10mm×10mm(30片硅钢片厚度)的铜片(13)，另一端与电磁继电器(14)相连接，通过电磁继电器动作带动绝缘块上的铜片模拟铁心片间短路；每个电磁继电器(14)与整流器(17)相连接，同时每个电磁继电器(14)的另一端与同一侧故障夹件上的单片机(16)连接，单片机(16)与计算机(1)相连接；
如图4所示，计算机(1)与故障模拟夹件(6)通过RS485通讯，指令单片机(16)使电磁继电器(15)动作控制绝缘块(13)的弹出与收缩，当上下夹板(10)对应位置的绝缘块(13)同时弹出，其上面的铜片(14)与铁心(3)接触即实现铁心片间短路；同一排绝缘块中的一块可以实现10mm(30片硅钢片)的片间短路，通过控制同一排不同绝缘块(13)伸出可以实现10mm(30片硅钢片)、20mm(60片硅钢片)以及30mm(90片硅钢片)的片间短路，通过控制不同排绝缘块伸出可实现不同短路位置的片间短路故障；计算机(1)与数据采集单元(6)通过RS485通讯，故障区域A-G位置二十一个温度探头(16)测量得到的故障区域的局部温升数据通过数据采集单元(6)上传至计算机；所有仪器由实验室电源(220V)完成供电，整流器(17)将电源的220V交流电转换为直流电，进而给电磁继电器(14)供电。
一种卷铁心片间短路故障下的铁心局部温升试验方法，具体步骤如下：
第一步：按照接线示意图将实验装置接线连接好，将故障模拟夹件(3)固定在卷铁心(6)的上铁轭处；
第二步：调节调压器(4)，使变压器卷铁心(6)一次侧电压达到额定值；
第三步：测量所有温度探头(16)所在位置的局部温度，并将测量数据由数据采集单元(5)上传至计算机(1)；
第四步：通过计算机(1)指令智能模拟夹件(3)自动完成完成位置a，30片短路片数下的铁心片间短路；
第五步：测量此时所有温度探头(16)所在位置的局部温度，并将测量数据由数据采集单元(5)上传至计算机(1)；
第六步：重复第五、六步，完成铁心上a～e位置，30-90片短路片数下的局部温升测量数据上传；
第七步：将不同位置、不同短路片数下的局部温升数据由表格完成统计，并做相应的处理。

Claims (2)

1.一种卷铁心片间短路故障下铁心局部温升试验系统，用于测试片间短路故障下故障区域局部的温升变化，其特征在于，主要包括计算机(1)、卷铁心变压器(2)、故障模拟夹件(3)、调压器(4)、数据采集单元(5)；其中：
卷铁心变压器(2)具体包括卷铁心(6)，高压线圈(7)和低压线圈(8)；高压线圈(7)位于卷铁心(6)的一侧上，与调压器(4)相连接；低压线圈(8)位于卷铁心(6)的另一侧上，呈空载状态；计算机(1)与故障模拟夹件(3)和数据采集单元(5)通过RS485进行通讯，故障模拟夹件(3)固定在卷铁心(6)的上铁轭处；
故障模拟夹件(3)具体包括2个夹板(9)、4个支撑螺杆(10)、4个螺帽(11)、36块绝缘块(12)、36片铜片(13)、36个电磁继电器(14)、2个单片机(15)、42个温度探头(16)以及1个整流器(17)；故障模拟夹件(3)的每个夹板(9)内部均匀地设置有七排共21个温度探头(16)，探头末端和夹板(9)的内侧表面相齐，所有的温度探头都与数据采集单元(5)的对应通道相连接；七排温度探头的空隙处总共设置有六排共18个绝缘块(12)；每块绝缘块(12)一端覆盖铜片(13)，另一端与电磁继电器(14)相连接，通过电磁继电器动作带动绝缘块上的铜片模拟铁心片间短路；每个电磁继电器(14)的一端与整流器(17)相连接，同时每个电磁继电器(14)的另一端与同一侧故障夹件上的单片机(16)连接，单片机(16)与计算机(1)相连接。
2.卷铁心片间短路故障下的铁心局部温升试验方法，其特征为，采用权利要求1所述卷铁心片间短路故障下的变压器局部温升试验系统为实验平台，包括如下步骤：
第一步：将故障模拟夹件(3)固定在卷铁心(6)的上铁轭处；
第二步：调节调压器(4)，使变压器卷铁心(6)一次侧电压达到额定值；
第三步：所有温度探头(16)测量所在位置的局部温度，并将测量数据由数据采集单元(5)上传至计算机(1)；
第四步：计算机(1)指令智能模拟夹件(3)自动完成位置a，30片短路片数下的铁心片间短路；
第五步：测量此时所有温度探头(16)所在位置的局部温度，并将测量数据由数据采集单元(5)上传至计算机(1)；
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