CN107015077A - 一种变压器绕组变形模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变压器绕组变形模拟装置，尤其是一种适用于油浸变压器绕组变形模拟装置。本发明通过设置绕组变形模块和/或调整绕组正常模块的位置来进行变压器绕组松动、移位、局部变形、线匝短路等的变形模拟。本发明充分考虑了变压器不同部位、不同形状的变形情况以及发生绕组变形的变压器运行情况，为全面模拟实际发生的绕组变形及其运行状态提供了一种新的解决方案；本发明提供的绕组变形包括了现有变压器绕组变形的各种类型，从而基本能够对该类型变压器的所有绕组变形进行模拟；本发明能够模拟绕组变形的变压器带电运行状态，具有准确、真实、灵活、直观地模拟不同形状、不同位置绕组变形的优点。

Description

一种变压器绕组变形模拟装置

技术领域

本发明涉及一种变压器绕组变形模拟装置，尤其是一种适用于油浸变压器绕组变形模拟装置。

背景技术

电力变压器是发电厂和变电站最重要的设备之一，其安全对电网、社会稳定具有重要的影响。油浸变压器最为常用，但由于其自身的结构、所用绝缘材料以及变压器的运行条件等导致油浸变压器存在着火灾事故的隐患。变压器爆炸着火通常是由于变压器绕组绝缘损坏引起电弧放电，进而导致油温骤增，同时电弧放电使变压器油裂解产生大量的可燃性气体，进而导致油压增加，高温高压油在严重情况下使油箱裂开，空气与可燃性气体混合后发生爆炸，使变压器油燃烧，主变着火，变电站停电，给电网造成巨大的损失，同时给社会造成极其恶劣的影响。

变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化，变形种类包括轴向和径向尺寸的变化、器身位移、绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。此外，绕组变形还具有累积效应，即：在经受一次短路电流冲击后，变压器绕组没有立即损坏，仅有较小的永久变形，但导致其绝缘性能和机械性能下降。在下一次短路电流冲击时，会使得绕组变形加剧，出现恶性循环。因而已有绕组变形的变压器是一种事故隐患，运行时若再遇到较大的过电流作用，则可能发生变压器损坏等重大事故。目前变压器期绕组变形故障，已经成为变压器的主要故障之一，因此，必须对变压器绕组进行变形检测并诊断其变形程度，依此开展变压器的预防性维修。

目前的绕组变形检测方法，最常用的绕组变形检测方法是频响法和短路阻抗法，前者基于变压器绕组发生变形之后，绕组的电感、对地电容、匝间电容等参数会发生变化的原理，后者基于变压器绕组发生变形之后，绕组的漏电抗即短路阻抗会发生变化的原理，两种方法均存在诊断方法不够完善的问题，需要深入研究检测与诊断方法的灵敏度、准确度，以及确定变形部位的定位方法。开展上述研究离不开试验验证。

目前，绕组变形检测模拟试验研究中使用的装置，一种是来源于变压器厂返修的已发生了绕组变形的变压器，一种是实验室中的试验平台。前者获取困难，体积大，若为低压绕组变形，无法在未拆解绕组的情况下确定绕组的变形类型，后者或者通过电容、电感、电阻元件的等效电路来模拟绕组变形，或者通过对真型变压器绕组进行处理来模拟现场绕组变形，处理方法包括将绕组中某两匝线圈短路、在某两匝线圈之间接入电容器、增大线饼间的距离、移动绕组以改变绕组对油箱的距离等等，进而使得绕组的分布电感、电容发生变化，进而达到模拟绕组实际变形的目的。

通过电容、电感、电阻元件的等效电路来模拟绕组变形，如CN202887569U和CN204347165U所示，但该方法难以考虑到漏感、铁芯非线性等实际影响，无法贴合实际，不够准确，而通过真型变压器绕组变形，目前的主要有CN105526835A所述的通过将绕组径向变形造成的分布电容变化转化为油箱变形造成的分布电容变化，改变变形块的位置，相当于改变了绕组变形的部位、或者改变了绕组变形的范围和变形程度，但该方法仅仅考虑了绕组外层的电容变化，未能考虑内层绕组的变形以及绕组之间的变形，模型不够准确。而且以上方法中的模型不能在高电压下运行，不能反映变压器运行中的振动等状态，也不能灵活形成不同变形种类、不同变形部位的变形。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种真实、变形类型多样、适用高压、振动状态可测、可实际运行的变压器绕组变形模拟装置。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变压器绕组变形模拟装置，包括有高压侧绕组、低压侧绕组、变压器油、铁芯、铁芯夹件、变压器油箱、低压套管、高压套管、低压中性点套管、高压中性点套管、绕组变形模块、绕组正常模块、导线、压板和压紧螺钉；所述铁芯通过铁芯夹件设置于所述变压器油箱内，所述铁芯和铁芯夹件通过所述导线与所述变压器油箱相连接；所述低压套管、高压套管、低压中性点套管、高压中性点套管设置于所述变压器油箱外部，所述变压器油箱内部充满变压器油，所述低压侧绕组套设在所述铁芯外围，所述高压侧绕组套设在所述低压侧绕组外围，所述铁芯和所述低压侧绕组之间以及所述高压侧绕组和低压侧绕组之间有一定的预留空间，以保证所述低压侧绕组在拥有足够的绝缘距离情况下有一定的移动空间；所述压板位于高压侧绕组和低压侧绕组上面，通过所述压紧螺钉压紧所述高压侧绕组及低压侧绕组；所述高压侧绕组和低压侧绕组分别包括有上、中、下三个绕组模块，所述绕组模块为绕组变形模块和/或绕组正常模块；所述高压侧绕组的高压出口通过所述导线与所述高压套管相连接，所述高压侧绕组的尾端通过所述导线与所述高压中性点套管相连接，所述低压侧绕组的低压出口通过所述导线与所述低压套管相连接，所述低压侧绕组的尾端通过所述导线与所述低压中性点套管相连接。

进一步地，所述绕组变形模块与绕组正常模块的形状为圆饼状。

进一步地，所述绕组变形模块的绕组变形指绕组的轴向和/或径向尺寸的变化、绕组松动、绕组移位、绕组扭曲、鼓包和匝间短路。

进一步地，所述绕组变形模块的变形形状为鼓包、凹陷、匝间短路中的至少一种。

进一步地，所述绕组变形模块的变形部位的导线绝缘采用绝缘纸和热缩管的复合绝缘。

进一步地，所述变压器绕组变形模拟装置在高压或低压下运行。

进一步地，所述铁芯采用厚度为0.5 mm的硅钢片叠装而成。

进一步地，所述铁芯夹件通过螺杆夹紧铁芯。

进一步地，还包括有振动传感器，所述振动传感器为频率在0~1500Hz的加速度传感器；所述振动传感器安装在变压器油箱外壁上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明充分考虑了变压器不同部位、不同形状的变形情况以及发生绕组变形的变压器运行情况，为全面模拟实际发生的绕组变形及其运行状态提供了一种新的解决方案；

2、本发明提供的绕组变形包括了现有变压器绕组变形的各种类型，从而基本能够对该类型变压器的所有绕组变形进行模拟；

3、本发明引入绕组模块化的方法，通过拆装变压器绕组模块并进行移位、局部变形、线匝短路等处理来模拟实际绕组变形，能够模拟绕组变形的变压器带电运行状态，具有准确、真实、灵活、直观地模拟不同形状、不同位置绕组变形的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的结构示意图；

图2为绕组模块的结构示意图；

图3为绕组变形模块的结构示意图（横截面断面图）。

其中，图中所示标记为：1：高压侧绕组；2：低压侧绕组；3：变压器油，4：铁芯；5：铁芯夹件；6：变压器油箱；7：低压套管；8：高压套管；9：低压中性点套管；10：高压中性点套管；11：绕组变形模块；12：绕组正常模块；13：导线；14：振动传感器；15：压板；16：压紧螺钉。

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作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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参照图1，本发明提供一种变压器绕组变形模拟装置，变压器绕组变形模拟装置主要包括有高压侧绕组1、低压侧绕组2、变压器油3、铁芯4、铁芯夹件5、变压器油箱6、低压套管7、高压套管8、低压中性点套管9、高压中性点套管10、绕组变形模块11、绕组正常模块12、导线13、振动传感器14、压板15和压紧螺钉16。

请参照图1，铁芯4通过铁芯夹件5设置于变压器油箱6内，铁芯4采用厚度为0.5 mm的硅钢片叠装而成，铁芯夹件5通过螺杆夹紧铁芯4，铁芯4和铁芯夹件5通过导线13与变压器油箱6底部相连接。如图1所示，低压套管7、高压套管8、低压中性点套管9和高压中性点套管10设置于变压器油箱6外部，变压器油箱6内部充满变压器油3。低压侧绕组2套设在铁芯4外围，高压侧绕组1套设在低压侧绕组2外围，铁芯4和低压侧绕组2之间以及高压侧绕组1和低压侧绕组2之间有一定的预留空间，以保证低压侧绕组2在拥有足够的绝缘距离情况下有一定的移动空间。压板15位于高压侧绕组1和低压侧绕组2上面，通过压紧螺钉16压紧高压侧绕组1及低压侧绕组2。高压侧绕组1和低压侧绕组2分别包括有上、中、下三个绕组模块，绕组模块为绕组变形模块11和绕组正常模块12的组合，既绕组模块的组成有三种类型，一种是同时包括有绕组变形模块11和绕组正常模块12，且绕组变形模块11和绕组正常模块12分别至少有一个；第二种是绕组模块全部为绕组正常模块12的情形；第三种是绕组模块全部为绕组变形模块11的情形。且在拥有绕组变形模块11的情况下，绕组变形模块11可以为高压侧绕组1或低压侧绕组2中的上、中、下三个绕组模块中的任一个或多个。绕组变形模块11与绕组正常模块12的形状为圆饼状，当然也可以视具体的模拟变换成其他相适应的形状。在本发明中，绕组变形模块11的变形形状根据将要模拟的绕组变形形状来制作，绕组变形模块11的绕组变形指绕组的轴向和/或径向尺寸的变化、器身位移、绕组扭曲、鼓包和匝间短路。在可选的实施例中，绕组变形模块11的变形形状为鼓包、凹陷、匝间短路中的至少一种，如图3所示，绕组变形模块11的变形形状为鼓包，图3中低压侧绕组2为正常的绕组样式，高压侧绕组1为鼓包变形的变形绕组。绕组变形模块11的变形部位的导线绝缘采用绝缘纸和热缩管的复合绝缘。请参照图2所示，高压侧绕组1中的中绕组模块与上、下绕组模块引线间通过铜管冷压接，并外包绝缘纸和热缩管的复合绝缘方式绝缘。请参照图1，高压侧绕组1的高压出口通过导线13与高压套管8相连接，高压侧绕组1的尾端通过导线13与高压中性点套管10相连接，低压侧绕组2的低压出口通过导线13与低压套管7相连接，低压侧绕组2的尾端通过导线13与低压中性点套管9相连接。在优选的实施例中，装置还包括有振动传感器14，振动传感器14为频率在0~1500Hz的加速度传感器，振动传感器14安装在变压器油箱6外壁上。振动传感器14可通过磁铁、螺丝或者焊接等方式安装，振动传感器14可以为一个，也可以为多个。安装振动传感器14后，装置在额定电压运行下，可测试不同绕组变形情况下的变压器振动信号。

本发明部分可选的实施例中所制作绕组形式为星形联结的无绕组变形的变压器时，将每个绕组分为上、中、下三个饼状绕组模块，则对于双绕组变压器来说，一共有高压三相绕组共9个绕组模块以及低压三相绕组共9个绕组模块，下、中、上绕组模块依次套入已叠装好的铁芯4上，中间的绕组模块与相邻绕组模块间的引出线通过铜管冷压，并外包绝缘纸和热缩管的复合绝缘以增强绝缘性能，闭合铁芯4，铁芯夹件5通过螺杆夹紧铁芯4，压板15通过压紧螺钉16压紧高压绕组1及低压绕组2，然后绕组和铁芯4放入油箱内部，各上绕组模块的引线分别通过低压套管7和高压套管8引出油箱，高压相下绕组模块的引线短接后通过高压中性点套管10引出油箱，低压相下绕组模块的引线短接后通过低压中性点套管9引出油箱，盖上油箱盖板后，对变压器油箱6注入变压器油3，静置后即可进行停电下的绕组变形测试及高压运行情况下的振动状态观测。值得指出的是，本发明可以在高压或低压下运行。

当需要绕组变形时，打开油箱盖板，吊出绕组和铁芯4，可进行包括但并不限于如下绕组变形设置：松开某相绕组的压紧螺钉16，可以模拟某相绕组松动变形；松开某相绕组的压紧螺钉16，对某相绕组进行整体移位，即对低压侧绕组2或高压侧绕组1进行移位，然后恢复压紧螺钉16，可以模拟某相高压侧或低压侧绕组移位变形；将铁芯夹件5及铁芯4上部拆除后，将任一相绕组拔出，采用绕组变形模块11替换该绕组上、中、下饼状绕组模块中的任一个绕组正常模块12，然后恢复安装，可以模拟单一类型形变的绕组变形；拆除铁芯夹件5及铁芯4上部，将多个绕组拔出，采用多个绕组变形模块11替换上、中、下绕组模块中的对应数量的绕组正常模块12，然后恢复安装，可以模拟多种类型形变的绕组变形；当然也可将上述变形类型进行组合。通过上述的列举得出，本发明具有模拟任意绕组、任意部位、任意组合变形的能力。

基于上述方案，本发明还还提供有一个更具体、确切的实施例。

实施例

请参照图1，本实施例提供一种变压器绕组变形模拟装置，主要包括高压侧绕组1、低压侧绕组2、变压器油3、铁芯4、铁芯夹件5、变压器油箱6、低压套管7、高压套管8、低压中性点套管9、高压中性点套管10、绕组变形模块11、绕组模块12、导线13、振动传感器14、压板15和压紧螺钉16。铁芯4通过铁芯夹件5夹紧，并设置于变压器油箱6内，铁芯4和铁芯夹件5通过导线13与变压器油箱6底部相连接；低压套管7、高压套管8、低压中性点套管9和高压中性点套管10设置于变压器油箱6外部，变压器油箱6内部充满变压器油3；低压侧绕组2套设在铁芯4上，高压侧绕组1套设在低压侧绕组2上，铁芯4与低压侧绕组2之间有一定的预留空间，以保证低压侧绕组2在拥有足够的绝缘距离情况下有一定的移动空间；压板15位于高压侧绕组1和低压侧绕组2上面，通过压紧螺钉16压紧高压侧绕组1及低压侧绕组2；振动传感器14为频率在0~1500Hz的加速度传感器，振动传感器14安装在变压器油箱6外壁上；高压侧绕组1和低压侧绕组2分别包括有上、中、下三个绕组模块，绕组模块由绕组变形模块11和绕组正常模块12组成，绕组变形模块11为一个，为高压侧绕组1的下绕组模块，绕组变形模块11的变形形状为鼓包，其余绕组模块为绕组正常模块12；高压侧绕组1的高压出口通过导线13与高压套管8相连接，高压侧绕组1的尾端通过导线13与高压中性点套管10相连接，低压侧绕组2的低压出口通过导线13与低压套管7相连接，低压侧绕组2的尾端通过导线13与低压中性点套管9相连接。在本实施例中，高压侧绕组1的尾端短接后通过导线13与高压中性点套管10相连接，低压侧绕组2的尾端短接后通过导线13与低压中性点套管9相连接，形成Y0/y0联结方式。本实施例可以模拟双绕组变压器在绕组鼓包变形的情况下的绕组变形。

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，可轻易想到的变化或替换，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所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种变压器绕组变形模拟装置，包括有高压侧绕组（1）、低压侧绕组（2）、变压器油（3）、铁芯（4）、铁芯夹件（5）、变压器油箱（6）、低压套管（7）、高压套管（8）、低压中性点套管（9）、高压中性点套管（10）、绕组变形模块（11）、绕组正常模块（12）、导线（13）、压板（15）和压紧螺钉（16），其特征在于：所述铁芯（4）通过铁芯夹件（5）夹紧，并设置于所述变压器油箱（6）内；所述铁芯（4）和铁芯夹件（5）通过所述导线（13）与所述变压器油箱（6）相连接；所述低压套管（7）、高压套管（8）、低压中性点套管（9）、高压中性点套管（10）设置于所述变压器油箱（6）外部；所述变压器油箱（6）内部充满变压器油（3）；所述低压侧绕组（2）套设在所述铁芯（4）外围，所述高压侧绕组（1）套设在所述低压侧绕组（2）外围，所述铁芯（4）和所述低压侧绕组（2）之间以及所述高压侧绕组（1）和低压侧绕组（2）之间有一定的预留空间，以保证所述低压侧绕组（2）在拥有足够的绝缘距离情况下有一定的移动空间；所述压板（15）位于高压侧绕组（1）和低压侧绕组（2）上面，通过所述压紧螺钉（16）压紧所述高压侧绕组（1）及低压侧绕组（2）；所述高压侧绕组（1）和低压侧绕组（2）分别包括有上、中、下三个绕组模块，所述绕组模块为绕组变形模块（11）和/或绕组正常模块（12）；所述高压侧绕组（1）的高压出口通过所述导线（13）与所述高压套管（8）相连接，所述高压侧绕组（1）的尾端通过所述导线（13）与所述高压中性点套管（10）相连接，所述低压侧绕组（2）的低压出口通过所述导线（13）与所述低压套管（7）相连接，所述低压侧绕组（2）的尾端通过所述导线（13）与所述低压中性点套管（9）相连接。

2.根据权利要求1所述的变压器绕组变形模拟装置，其特征在于：所述绕组变形模块（11）与绕组正常模块（12）的形状为圆饼状。

3.根据权利要求1所述的变压器绕组变形模拟装置，其特征在于：所述绕组变形模块（11）的绕组变形指绕组的轴向和/或径向尺寸的变化、绕组松动、绕组移位、绕组扭曲、鼓包和匝间短路。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的变压器绕组变形模拟装置，其特征在于：所述绕组变形模块（11）的变形形状为鼓包、凹陷、匝间短路中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的变压器绕组变形模拟装置，其特征在于：所述绕组变形模块（11）的变形部位的导线绝缘采用绝缘纸和热缩管的复合绝缘。

6.根据权利要求1所述的变压器绕组变形模拟装置，其特征在于：所述变压器绕组变形模拟装置在高压或低压下运行。

7.根据权利要求1所述的变压器绕组变形模拟装置，其特征在于：所述铁芯（4）采用厚度为0.5 mm的硅钢片叠装而成。

8.根据权利要求1所述的变压器绕组变形模拟装置，其特征在于：所述铁芯夹件（5）通过螺杆夹紧铁芯（4）。

9.根据权利要求1所述的变压器绕组变形模拟装置，其特征在于：还包括有振动传感器（14），所述振动传感器（14）为频率在0~1500Hz的加速度传感器；所述振动传感器（14）安装在变压器油箱（6）外壁上。