CN107329016B - 一种新型变压器组别及电流相位实验台及实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种新型变压器组别及电流相位实验台及实验方法，所述的实验台包括实验变压器、一次侧电流互感器、二次侧电流互感器、电源开关、负载开关、电压表、负载电阻。还包括一次CT插线板、二次CT插线板、变压器一次插线板、变压器二次插线板、差动保护继电器。本发明增加了多种插线板和差动保护继电器，插线板的使用彻底改变了原有的接线方式，通过接线与对应插孔配合，使接线变得更快捷，进一步增强学生对电流相位的理解。本发明的实验方法，不但让学生理解了变压器不同接线方式的电流、电压相位的不同，还使学生理解了电流互感器二次侧的不同接线方式的电流、电压相位，以及其在差动保护继电器中的接线方法。

Description

一种新型变压器组别及电流相位实验台及实验方法
技术领域
本发明涉及变压器实验装置及方法技术领域，特别涉及一种新型变压器组别及电流相位实验台及实验方法。
背景技术
传统变压器实验装置通常由实验变压器、电流互感器、端子排、开关、继电器、相位表、电阻等组成，利用导线在端子排上进行短接或跨接，改变变压器接线组别和电流互感器接线方式。
因为教学的实验台的使用对象是学生，所以变压器组别及点位和电流互感器接线方式的改变需要反复拆线、接线，易造成接线不牢、端子损坏，而且需要很长的时间，操作不方便，实验台利用率低。
另外，传统变压器实验装置没有差动保护继电器的接线实验，学生不能够在实验过程理解差动保护的电流、电压相位的概念，和其与变压器相位的关系。
发明内容
为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种新型变压器组别及电流相位实验台及实验方法，所述的实验台增加了多种插线板和差动保护继电器，插线板的使用彻底改变了原有的接线方式，通过黄、绿、红、黑插接线与对应颜色的插孔配合，使接线变得更快捷，进一步增强学生对电流相位的理解。所述的实验方法，利用了各种插线板的不同连接方式，不但让学生理解了变压器不同接线方式的电流、电压相位的不同，还使学生理解了电流互感器二次侧的不同接线方式的电流、电压相位，以及其在差动保护继电器中的接线方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种新型变压器组别及电流相位实验台，包括实验变压器、一次侧电流互感器、二次侧电流互感器、电源开关、负载开关、电压表、负载电阻。
还包括一次CT插线板、二次CT插线板、变压器一次插线板、变压器二次插线板、差动保护继电器。
所述的电源开关连接于三相电源和试验变压器一次侧之间，所述的负载开关连接于实验变压器二次侧和负载电阻之间。
所述的一次侧电流互感器三相线圈套于电源开关和实验变压器一次侧中间的连线上，其二次接线端按端子号连接在一次CT插线板上；所述的二次侧电流互感器三相线圈套于负载开关和实验变压器二次侧中间的连线上，其二次接线端按端子号连接在二次CT插线板上。
所述的实验变压器一次侧的三相线圈的所有抽头均按端子号连接于变压器一次插线板上，所述的实验变压器二次侧的三相线圈的所有抽头均按端子号连接于变压器二次插线板上。
所述的差动保护继电器包括A、B、C三相差动保护继电器，其线圈的一端连接于一次CT插线板上，另一端连接于二次CT插线板上。
所述的变压器一次插线板按红绿黄颜色设置三组线圈的抽头端子：A、B、C、X、Y、Z，其中AX为一组线圈，BY为一组线圈，CZ为一组线圈，所述的实验变压器的一次侧的三组线圈的抽头分组接于端子上。
所述的变压器二次插线板按红绿黄颜色设置三组线圈的抽头端子：a、b、c、x、y、z，其中ax为一组线圈，by为一组线圈，cz为一组线圈，所述的实验变压器的二次侧的三组线圈的抽头分组接于端子上。
一种新型变压器组别及电流相位实验台的实验方法，包括如下步骤：
步骤一、检查电源开关和负载开关均为断开位置；
步骤二、进行变压器插接板的连接，变压器一次侧和二次侧均可以采用Y型连接和D型连接两种方式；当一次侧为Y型连接方式时，采用黑色插接线将变压器一次侧插线板上的X、Y、Z端子进行短接，即形成了一次侧的Y型连接；当二次侧为D型连接时，采用黄色插线将变压器二次侧插线板上的z和b端子短接，采用绿色插线将y和a端子短接，采用红色插线将x和c端子短接，即形成了变压器二次侧的D型连接；这种连接方式形成后，变压器高压侧电流与低压侧电流产生30°角差；
步骤三、进行电流互感器插线板的连接，当变压器采用步骤二中的Y/d接线时，电流互感器二次采用D/y接线，以补偿变压器高、低压绕组电流的相位差，这样电流互感器两侧的电流相位一致，符合差动继电器对相位的要求，在一次侧CT插线板使用黄色插线将A相电流互感器的S1端子与B相电流互感器的S2端子短接，即S1A——S2B，同理使用绿色插线短接S1B——S2C、使用红色插线短接S1C——S2A，在二次侧CT插线板采用黑色插接线将二次侧电流互感器的端子进行y型连接，即S2a——S2b——S2c连接；
步骤四、在上述插接线连接完成后，仔细检查所有接线，确认正确无误后电源开关合闸，同时观察电压表V1、V2待电压正常后采用双钳式相位表测量一、二次侧电压的相位，并做好记录，画出相位图判断变压器组别；
步骤五、测量完变压器电压相位后，负载开关合闸，使用双钳式相位表测量变压器的一、二次电流大小和相位，并记录；
步骤六、利用双钳式相位表测量差动保护回路的电流大小和相位，并记录；
步骤七、断开电源开关、负载开关，改变差动保护接线再次测量，比较两次测量结果；
步骤八、根据测量结果画出电压、电流的向量图，总结实验结论。
所述步骤四中所记录的数据包括：∠UAB:UBC、∠UBC:UCA、∠UCA:UAB、∠Uab:Ubc、∠Ubc:Uca、∠Uca:Uab、∠UAB:Uab。
所述步骤五中所记录的数据包括：∠IA:IB、∠IB:IC、∠IC:IA、∠Ia:Ib、∠Ib:Ic、∠Ic:Ia、∠IA:Ia。
所述步骤六中所记录的数据为一、二次侧电流互感器的二次侧电流数据，一次侧电流互感器数据为IA2IB2IC2，二次侧电流互感器数据为Ia2Ib2Ic2，其中当电流互感器的接线为D型接线时，根据向量图进行向量计算。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明的一种新型变压器组别及电流相位实验台，采用变压器一次、二次插线板可以根据需要做各种变压器组别的连接，拆卸方便，插线板的插孔方便连线和检查。
2、本发明的一种新型变压器组别及电流相位实验台，电流互感器插线板可以根据继电保护需要改变接线方式和极性，增强学生对电流互感器极性的感性认识。
3、本发明的一种新型变压器组别及电流相位实验台改变接线部分全部采用插接式，改变过去的端子排接线，避免由于端子接线造成的接线松动、毛刺的现象，节省实验准备时间，提高实验台的使用效率。
4、本发明的一种新型变压器组别及电流相位实验台的实验方法在实验过程中，利用了各种插线板的不同连接方式，不但让学生理解了变压器不同接线方式的电流、电压相位的不同，还使学生理解了电流互感器二次侧的不同接线方式的电流、电压相位，以及其在差动保护继电器中的接线方法。
5、本发明的一种新型变压器组别及电流相位实验台的实验方法中利用双钳式相位表代替原来相位表，可以方便地测量电流—电流、电流—电压、电压—电压的相位。
附图说明
图1为本发明的一种新型变压器组别及电流相位实验台电路示意图；
图2为本发明的一次CT插线板结构示意图；
图3为本发明的二次CT插线板结构示意图；
图4为本发明的变压器一次插线板结构示意图；
图5为本发明的变压器二次插线板结构示意图；
图6为本发明的实验过程中绘制的变压器一次侧Y型接线方式电流向量图；
图7为本发明的实验过程中绘制的一次侧CT的D型接线方式电流向量图；
图8为本发明的的实验过程中绘制的变压器二次侧D型接线方式电流向量图；
图9为本发明的的实验过程中绘制的二次侧CT的Y型接线方式电流向量图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，一种新型变压器组别及电流相位实验台，包括实验变压器、一次侧电流互感器、二次侧电流互感器、电源开关Q1、负载开关Q2、电压表、负载电阻。
还包括一次CT插线板、二次CT插线板、变压器一次插线板、变压器二次插线板、差动保护继电器。
所述的电源开关连接于三相电源和试验变压器一次侧之间，所述的负载开关连接于实验变压器二次侧和负载电阻之间。
所述的一次侧电流互感器三相线圈套于电源开关Q1和实验变压器一次侧中间的连线上，其二次接线端按端子号连接在一次CT插线板上；所述的二次侧电流互感器三相线圈套于负载开关Q2和实验变压器二次侧中间的连线上，其二次接线端按端子号连接在二次CT插线板上。
所述的实验变压器一次侧的三相线圈的所有抽头均按端子号连接于变压器一次插线板上，所述的实验变压器二次侧的三相线圈的所有抽头均按端子号连接于变压器二次插线板上。
所述的差动保护继电器包括A、B、C三相差动保护继电器，其线圈的一端连接于一次CT插线板上，另一端连接于二次CT插线板上。
所述的电压表包括一次侧电压表V1和二次侧电压表V2，一次侧电压表V1连接于实验变压器一次侧线路的任意两相之间，二次侧电压表V2连接于实验变压器二次侧线路的任意两相之间。
所述的负载电阻连接于负载开关的三相输出端，组成星型或角形连接。
如图2、3所示，所述的一次CT插线板和二次CT插线板上均按颜色设置有三组S1、S2端子，一次侧三相的电流互感器或二次侧三相的电流互感器的二次接线端分别连接在此三组端子上。
如图4所示，所述的变压器一次插线板按红绿黄颜色设置了三组线圈的抽头端子：A、B、C、X、Y、Z，其中AX为一组线圈，BY为一组线圈，CZ为一组线圈，所述的实验变压器的一次侧的三组线圈的抽头分组接于端子上。
如图5所示，所述的变压器二次插线板按红绿黄颜色设置了三组线圈的抽头端子：a、b、c、x、y、z，其中ax为一组线圈，by为一组线圈，cz为一组线圈，所述的实验变压器的二次侧的三组线圈的抽头分组接于端子上。
实验时，进行如下操作步骤：
1、检查电源开关Q1和负载开关Q2均为断开位置；
2、进行变压器插接板的连接，变压器一次侧和二次侧均可以采用Y型连接和D型连接两种方式。如图1，当一次侧为Y型连接方式时，采用黑色插接线将变压器一次侧插线板上的X、Y、Z端子进行短接，即形成了一次侧的Y型连接。当二次侧为D型连接时，采用黄色插线将变压器二次侧插线板上的z和b端子短接，采用绿色插线将y和a端子短接，采用红色插线将x和c端子短接，即形成了变压器二次侧的D型连接。这种连接方式形成后，变压器高压侧电流与低压侧电流产生30°角差。
3、进行电流互感器插线板的连接，当变压器采用步骤二中的Y/d接线时，电流互感器二次采用D/y接线，以补偿变压器高、低压绕组电流的相位差，这样电流互感器两侧的电流相位一致，符合差动继电器对相位的要求，在一次侧CT插线板使用黄色插线将A相电流互感器的S1端子与B相电流互感器的S2端子短接，即S1A——S2B，同理使用绿色插线短接S1B——S2C、使用红色插线短接S1C——S2A，在二次侧CT插线板采用黑色插接线将二次侧电流互感器的端子进行y型连接，即S2a——S2b——S2c连接。
4、在上述插接线连接完成后，仔细检查所有接线，确认正确无误后电源开关Q1开关合闸，同时观察电压表V1、V2待电压正常后采用双钳式相位表测量高、低侧电压的相位，并做好记录，画出相位图判断变压器组别。
5、测量完变压器电压相位后，负载开关Q2开关合闸，使用双钳式相位表测量变压器的二次电流大小和相位，并记录。
6、利用双钳式相位表测量差动保护回路的电流大小和相位，并记录。
7、断开电源开关Q1、负载开关Q2，改变差动保护接线再次测量，比较两次测量结果。
8、根据测量结果画出电压、电流的向量图，总结实验结论。
所述步骤四中所记录的数据如下表：
∠UAB:UBC ∠UBC:UCA ∠UCA:UAB ∠Uab:Ubc ∠Ubc:Uca ∠Uca:Uab ∠UAB:Uab
所述步骤五中所记录的数据如下表：
∠IA:IB ∠IB:IC ∠IC:IA ∠Ia:Ib ∠Ib:Ic ∠Ic:Ia ∠IA:Ia
所述步骤六中所记录的数据为一、二次侧电流互感器的二次侧电流数据，一次侧电流互感器数据为IA2IB2IC2，二次侧电流互感器数据为Ia2Ib2Ic2，其中当电流互感器的接线为D型接线时，根据向量图进行向量计算。
在实验过程中，如果一次CT插接板和二次CT插接板没有按规定的接线方式进行接线会造成机械式差动保护继电器的动作。
实验过程中画出的电流向量图分别如图6-9，其中，图6为变压器一次侧Y型接线方式电流向量图；图7为一次侧CT的D型接线方式电流向量图；图8为变压器二次侧D型接线方式电流向量图；图9为二次侧CT的Y型接线方式电流向量图。
以上实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。上述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

Claims (2)

1.一种新型变压器组别及电流相位实验台的实验方法，所述的实验台包括实验变压器、一次侧电流互感器、二次侧电流互感器、电源开关、负载开关、电压表、负载电阻；
还包括一次CT插线板、二次CT插线板、变压器一次插线板、变压器二次插线板、差动保护继电器；
所述的电源开关连接于三相电源和试验变压器一次侧之间，所述的负载开关连接于实验变压器二次侧和负载电阻之间；
所述的一次侧电流互感器三相线圈套于电源开关和实验变压器一次侧中间的连线上，其二次接线端按端子号连接在一次CT插线板上；所述的二次侧电流互感器三相线圈套于负载开关和实验变压器二次侧中间的连线上，其二次接线端按端子号连接在二次CT插线板上；
所述的实验变压器一次侧的三相线圈的所有抽头均按端子号连接于变压器一次插线板上，所述的实验变压器二次侧的三相线圈的所有抽头均按端子号连接于变压器二次插线板上；
所述的变压器一次插线板按红绿黄颜色设置三组线圈的抽头端子：A、B、C、X、Y、Z，其中AX为一组线圈，BY为一组线圈，CZ为一组线圈，所述的实验变压器的一次侧的三组线圈的抽头分组接于端子上；
所述的变压器二次插线板按红绿黄颜色设置三组线圈的抽头端子：a、b、c、x、y、z，其中ax为一组线圈，by为一组线圈，cz为一组线圈，所述的实验变压器的二次侧的三组线圈的抽头分组接于端子上；
其特征在于，所述的实验方法包括如下步骤：
步骤一、检查电源开关和负载开关均为断开位置；
步骤二、进行变压器插接板的连接，变压器一次侧和二次侧均能够采用Y型连接和D型连接两种方式；当一次侧为Y型连接方式时，采用黑色插接线将变压器一次侧插线板上的X、Y、Z端子进行短接，即形成了一次侧的Y型连接；当二次侧为D型连接时，采用黄色插线将变压器二次侧插线板上的z和b端子短接，采用绿色插线将y和a端子短接，采用红色插线将x和c端子短接，即形成了变压器二次侧的D型连接；这种连接方式形成后，变压器高压侧电流与低压侧电流产生30°角差；
步骤三、进行电流互感器插线板的连接，当变压器采用Y/d接线时，电流互感器二次采用D/y接线，以补偿变压器高、低压绕组电流的相位差，这样电流互感器两侧的电流相位一致，符合差动继电器对相位的要求，在一次侧CT插线板使用黄色插线将A相电流互感器的S1端子与B相电流互感器的S2端子短接，即S1A——S2B，同理使用绿色插线短接S1B——S2C、使用红色插线短接S1C——S2A，在二次侧CT插线板采用黑色插接线将二次侧电流互感器的端子进行y型连接，即S2a——S2b——S2c连接；
步骤四、在上述插接线连接完成后，仔细检查所有接线，确认正确无误后电源开关合闸，同时观察电压表V1、V2待电压正常后采用双钳式相位表测量一、二次侧电压的相位，并做好记录，画出相位图判断变压器组别；
步骤五、测量完变压器电压相位后，负载开关合闸，使用双钳式相位表测量变压器的一、二次电流大小和相位，并记录；
步骤六、利用双钳式相位表测量差动保护回路的电流大小和相位，并记录；
步骤七、断开电源开关、负载开关，改变差动保护接线再次测量，比较两次测量结果；
步骤八、根据测量结果画出电压、电流的向量图，总结实验结论。
2.根据权利要求1所述的一种新型变压器组别及电流相位实验台的实验方法，其特征在于，所述步骤六中所记录的数据为一、二次侧电流互感器的二次侧电流数据，一次侧电流互感器的二次侧电流数据的三相分别为IA2、IB2、IC2，二次侧电流互感器的二次侧电流数据三相分别为Ia2、Ib2、Ic2，其中当一、二次侧电流互感器的接线为D型接线时，根据向量图进行向量计算。
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