CN106935358B - 一种变压器消磁及验证装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器消磁及验证装置，该装置包括人机交互模块、控制转换模块和直流消磁模块，所述的装置还包括交流验证模块，所述的人机交互模块连接控制转换模块，所述的控制转换模块分别连接直流消磁模块和交流验证模块；人机交互模块接收到操作人员的输入命令，通过控制转换模块将数字命令转换成实际操作命令，所述的控制转换模块根据实际操作命令切换变压器与直流消磁模块和交流验证模块的连接，进行变压器消磁或验证；剩磁量验证通过励磁电流数据判断铁芯剩磁水平。与现有技术相比，本发明具有剩磁量快速验证、检测时间短、消磁效率高、成本低和操作方便等优点。

Description

一种变压器消磁及验证装置

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，尤其是涉及一种变压器消磁及验证装置。

背景技术

大型变压器在完成各项电气试验和检修工作后，如果没有进行有效的消磁工作便进行充电操作，由于变压器铁芯中存在的剩磁加速了铁芯饱和，将产生励磁涌流。励磁涌流的非周期分量和二次谐波会造成交流系统母线电压畸变，引起周边直流换流站逆变器换相角频繁变化而导致直流换相失败或功率波动；换流变励磁涌流的二次谐波可能会导致交流滤波器避雷器动作或损坏；连续励磁涌流冲击会降低变压器绕组机械强度，进而导致主变抗短路能力下降；可能会对变压器保护造成影响。

为此，为了抑制变压器空载合闸励磁涌流，一个很重要的措施，就是要对进行过直流电阻试验的变压器进行有效消磁。而在工作现场要判断消磁工作是否有效进行，必须有一个快速验证剩磁的方法。

目前采用的消磁装置功能较为单一，缺少剩磁验证的功能。另外，已经实现的变压器铁芯剩磁检测方法一般有如下两种：1)通过测量变压器励磁涌流中二次谐波为主的谐波测量方法来判断有无剩余磁通的存在。2)根据合闸角和该合闸角下的铁芯饱和电流，再计算出剩磁或者通过合闸角与剩磁得到饱和电流值。但这两种方法，在生产现场应用性不强，因此需要有其他更直观的剩磁验证方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种变压器消磁及验证装置。该装置检测时间短、制造成本低、消磁效率高、流程简单以及操作方便，大大提高生产现场的工作效率，切实保证电网运行的安全稳定。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种变压器消磁及验证装置，该装置包括人机交互模块、控制转换模块和直流消磁模块，所述的装置还包括利用工频交流电压对变压器加压进行剩磁验证的交流验证模块，所述的人机交互模块连接控制转换模块，所述的控制转换模块分别连接直流消磁模块和交流验证模块；

人机交互模块接收到操作人员的输入命令，通过控制转换模块将数字命令转换成实际操作命令，所述的控制转换模块根据实际操作命令切换变压器与直流消磁模块和交流验证模块的连接，进行变压器消磁或验证。

所述的交流验证模块验证变压器剩磁量的具体方法为：

对变压器低压绕组施加交流电压，获取低压绕组回路中的励磁电流数据，根据励磁电流与铁芯剩磁量呈正相关，将测得的励磁电流I₁与励磁电流初始值I₀对比，当I₁不大于I₀时，则认为铁芯剩磁量Br₁小于或等于直流试验前的初始剩磁量Br₀，即剩磁量达到变压器投运前的标准，其中励磁电流初始值I₀为变压器进行直流试验前，在低压绕组回路中测得的励磁电流值。

所述的直流消磁模块消磁的具体方法为：

选择与直流电阻试验时对设备施加的直流电流大小相匹配的消磁最大电流值，直流消磁模块接收到给定的电流数值后，所述装置将变压器切换连接至直流数控电流源，控制电流数值针对每一个充放电的时间周期绝对值恒定，控制直流电流的幅值在总体消磁过程中按周期换相且呈阶梯式下降，模拟交流电源的工作状态，缩小铁芯的磁滞回环，减小剩磁。

所述的装置还包括消磁进度采集模块，所述的消磁进度采集模块输入端连接直流消磁模块，采集直流消磁模块的消磁进度数据，并将消磁进度数据通过控制转换模块输出至人机交互模块。

所述的装置还包括安全警示模块，所述的安全警示模块连接交流验证模块，交流验证模块的启闭与安全警示模块的启闭同步，在交流验证模块开启时，警示附近人员。

所述的装置还包括防误自切模块，所述的防误自切模块包括相互连接的电压电流检测传感器和电源切断装置，所述的电压电流检测传感器连接变压器，所述的电压电流检测传感器检测到电压或电流的数据瞬间异常变化时，电源切断装置自动切断电源。

所述的装置还包括实时U、I测量存储模块，所述的实时U、I测量存储模块输入端连接交流验证模块，所述的实时U、I测量存储模块测得消磁验证时的实时电压值和电流值通过控制转换模块传送至人机交互模块，所述的实时U、I测量存储模块存储最终稳定下来的电压值和电流值。

所述的人机交互模块包括液晶屏和CPU装置，所述的CPU装置与控制转换模块连接，所述的CPU装置将人的操作指令数据通过控制转换模块输出，同时将设备传输至控制转换模块的数据反馈至CPU装置，最终在液晶屏上显示。

所述的消磁进度采集模块输出端、防误自切模块输出端和实时U、I测量存储模块输出端均分别控制转换模块连接至人机交互模块，进行数据传输。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)消磁效率高：大大提高生产现场的工作效率，切实保证电网运行的安全稳定；本设计摒弃了笨重的交流消磁的大型设备，采用直流消磁的方法，对于不同电压等级的变压器，该装置可以有效地削弱直流电阻测试所产生的剩磁，使铁芯剩磁量恢复到直流电阻试验前的水平，达到减小涌流的目的；

2)剩磁量快速验证、检测方式直接：用经过数据推导验证过的交流消磁验证(检测变压器铁芯激磁电流)的方法替代了原有的较为复杂的方法，仅需提供220V交流电源，即可快速验证变压器铁芯的剩磁量，为变压器顺利投运提供依据与保障，流程简单、操作方便；

3)制造成本低：本装置具有体型小、质量轻的优点；

4)在安全性方面有了更细致的设计：安全警示模块和防误自切模块的设置，使得即使现场工况复杂，人员走动频繁，也可以保证操作过程安全进行；

5)数据记录和存储功能：通过消磁进度采集模块和实时U、I测量存储模块的设计，实现实时观察消磁进度和对比消磁前后的电流电压数据。

附图说明

图1为变压器消磁及验证装置工作流程图；

图2为现场操作接线图。

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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。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的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

变压器消磁及验证装置工作流程图如图1所示，该变压器消磁及验证装置需要具备以下功能：

(1)直流消磁功能：受现场实际操作条件的限制，装置不能过于冗重庞大，传统的交流消磁方法消除剩磁已不能满足实际运用的需求。本次研发的装置采用直流消磁的方法，并且能够选择直流消磁过程中输出的直流电流值的幅值的档位，并在消磁过程中显示消磁的进度，以便给现场工作人员试验时间上的参考，防止盲目的等待。

(2)交流剩磁验证功能：根据投运后的实际运行状况，加载在变压器上的是工频电压，为了了解现场工频运行条件下的剩磁情况，剩磁验证时采用工频交流电压加压，实时采集绕组两端的工频交流电压以及流过绕组的工频交流电流的数值，并在装置上得以显示，令现场工作人员对消磁过程中的电压电流变化情况有直观的了解。

(3)安全警示功能：超出人体安全电压的加压过程，装置需发出警告提示信号。

(4)防误自切功能：工作现场存在工况复杂的问题，为了防止人员误入工作区域、误碰工作接线而造成不必要的人身伤害，装置需带有自动紧急切断工作电源的功能。

新研发的变压器消磁及验证装置具体工作模块细分如下：

(1)人机交互模块：该模块包含带操作和显示功能的液晶屏界面以及液晶屏与后台数据交换的CPU。操作人员通过在液晶屏上简单操作即可实现该装置的各个功能，并且从后台读取的数据也会显示在液晶屏上面，供进行数据分析比对。

(2)控制转换模块：该模块将从人机交互模块传来的数字命令转换成实际操作的功能，实现直流消磁和交流验证之间的转换，并将采集到的各个数据进行转换后传回CPU，并最终显示在液晶屏上。

(3)直流消磁模块：对变压器铁芯进行消磁时，要能够根据实际工作状况，选择与直流电阻试验时对设备施加的直流电流大小相匹配的消磁最大电流值。该模块接收前台给定的电流数值后，系统切换到直流数控电流源，该电流针对每一个充放电的时间周期其绝对值而言是恒定的，而总体消磁过程，系统设定的程序使直流电流的幅值实现一个周期性换相且稳定阶梯式下降的过程，通过这种方式模拟交流电源的的工作状态，缩小铁芯的磁滞回环，以达到减小剩磁的目的。

(4)消磁进度采集模块：该模块具备简单计算统计消磁进度的功能，将实时消磁进度的情况回传到控制转换模块，最终以进度条的形式体现在液晶屏上。

(5)交流验证模块：通过现场多次试验和建立数据模型运算分析后发现，给变压器低压绕组施加一定的交流电压，回路中的励磁电流与铁芯剩磁量是正相关的，因此只需获得励磁电流的数据，即可判断剩磁量的变化情况。当接到前台指令进行交流验证时，系统切换到交流电源，输出220V左右的电压，由该模块中的电压表和电流表测得实时的数值。

(6)实时U、I测量存储模块：该模块将已测得消磁验证时的实时电压值和电流值进行数据转换并输送到控制转换模块，使操作人员能够在液晶屏上监测实时的数据，了解消磁过程中电压电流数值的变化趋势，而最终稳定下来的数值会被该模块存储下来，并回馈在液晶屏的对应位置，供现场工作人员直接比较分析消磁前后的数据。

(7)安全警示模块：由于直流消磁过程施加的电压值较小，故安全警示主要针对交流验证的过程。由于交流验证时施加的电压值为220V，超过人体可承受的最高安全电压，所以，一旦启动交流验证的功能，该模块会持续响起规律的警示音，以此告知附近人员，此处正在施加工作电压，加压过程结束，该模块便自行切断警示音。

(8)防误自切模块：为了进一步提高设备操作过程的安全性，设置了这一个模块。该模块设有一个电压电流检测传感器，一旦发生人为的碰触加压中的工作接线，该传感器测到电压或电流的数据瞬间异常变化，立即自动切断电源，并将该情况的数据信号传至控制转换模块，在液晶屏上发出提示。

技术实施方案：

本装置接线非常简单，消磁和验证均在变压器低压端进行即可。如图2所示，根据现场大容量变压器直流电阻的试验习惯，对于三角形连接的低压绕组通常按照ab、bc、ca的顺序进行直阻测量，因此，现场应用该装置时，只需将变压器低压侧的任意两相(建议按照习惯，接到最后测试的两相的桩头上，以ca为例)接至装置的两个接线端子上，按照面板上的操作流程进行操作即可。即测量ca在主变测试直流电阻前的励磁电流并由装置自动记录数据，随后采用该装置对ca进行消磁，消磁后再次测量ca的励磁电流，与直流电阻试验前的励磁电流对比即可判断剩磁量是否恢复到直流电阻试验前的水平。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种变压器消磁及验证装置，该装置包括人机交互模块、控制转换模块和直流消磁模块，其特征在于，所述的装置还包括交流验证模块，所述的人机交互模块连接控制转换模块，所述的控制转换模块分别连接直流消磁模块和交流验证模块；

人机交互模块接收到操作人员的输入命令，通过控制转换模块将数字命令转换成实际操作命令，所述的控制转换模块根据实际操作命令切换变压器与直流消磁模块和交流验证模块的连接，进行变压器消磁或验证；

所述的交流验证模块验证变压器剩磁量的具体方法为：

对变压器低压绕组施加交流电压，获取低压绕组回路中的励磁电流数据，将测得的励磁电流I₁与变压器直流试验前低压绕组回路中测得的励磁电流初始值I₀对比，当I₁不大于I₀时，则认为铁芯剩磁量Br₁小于或等于直流试验前的初始剩磁量Br₀，即剩磁量达到变压器投运前的标准；

所述的直流消磁模块消磁的具体方法为：

选择与直流电阻试验时对设备施加的直流电流大小相匹配的消磁最大电流值，直流消磁模块接收到给定的电流数值后，所述变压器消磁及验证装置将变压器切换连接至直流数控电流源，控制电流数值在每一个充放电的时间周期内绝对值恒定，控制直流电流的幅值在总体消磁过程中按周期换相且呈阶梯式下降；

所述的装置还包括消磁进度采集模块，所述的消磁进度采集模块输入端连接直流消磁模块，所述的消磁进度采集模块采集直流消磁模块的消磁进度数据，并将消磁进度数据通过控制转换模块输出至人机交互模块。

2.根据权利要求1所述的一种变压器消磁及验证装置，其特征在于，所述的装置还包括安全警示模块，所述的安全警示模块连接交流验证模块。

3.根据权利要求1所述的一种变压器消磁及验证装置，其特征在于，所述的装置还包括防误自切模块，所述的防误自切模块包括相互连接的电压电流检测传感器和电源切断装置，所述的电压电流检测传感器连接变压器。

4.根据权利要求3所述的一种变压器消磁及验证装置，其特征在于，所述的装置还包括实时U、I测量存储模块，所述的实时U、I测量存储模块输入端连接交流验证模块。

5.根据权利要求1所述的一种变压器消磁及验证装置，其特征在于，所述的人机交互模块包括液晶屏和CPU装置，所述的CPU装置与控制转换模块连接。

6.根据权利要求4所述的一种变压器消磁及验证装置，其特征在于，所述的消磁进度采集模块输出端、防误自切模块输出端和实时U、I测量存储模块输出端均分别通过控制转换模块连接至人机交互模块。