CN108181512B - 一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，目的在于，具有测试回路简单、检测信号强、电压高及准确度高的特点，适用于变压器绕组每相对地电容量的测试，利用直流高压电源在变压器的一次绕组的三相中性点施加直流高压电，并在直流高压电源与一次绕组间设置短接开关，利用短接开关闭合接地，形成对地杂散电容、套管电容和一次绕组对二次绕组的漏抗或励磁阻抗振荡回路，利用波形测量分析装置测量一次绕组的三相电压响应曲线，根据测量得到的三相电压响应曲线分析得到每相电压响应曲线的频率，再利用变压器的励磁阻抗或短路阻抗，计算出变压器每相绕组的入口电容。
Description
技术领域
本申请具体涉及一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，适用于变压器绕组设计一致性评价、绕组状态评价、变压器入口电容引起的三相电压不平衡分析的技术领域。
背景技术
据统计，电力变压器绕组变形、设计不一致其绕组入口对地电容量将有较大偏差，因此如能准确测量出每相绕组对地电容量，对于评价变压器设计一致性、绕组状态以及分析因变压器入口电容不一致引起的变压器中低压侧三相电压不平衡，有重要意义。然而，传统的测量方法只能测量单相变压器的入口对地电容，对于三相一体的变压器绕组，只能测量三相绕组一体的对地入口电容量，目前尚无方法测量三相一体变压器绕组每一相的对地电容量。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本申请提出了一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，具有测试回路简单、检测信号强、电压高及准确度高的特点，适用于变压器绕组每相对地电容量的测试。
为了实现以上目的，本申请所采用的技术方案为：包括以下步骤：
首先将直流高压电源电连接至变压器的一次绕组的三相中性点，将短接开关一端电连接至高压发生器与一次绕组间，另一端接地，在一次绕组每相的套管电容的末屏电连接分压电容，并将分压电容接地，波形测量分析装置连接分压电容的两端；
然后通过直流高压电源向一次绕组充直流电压，控制短接开关闭合，形成对地杂散电容、套管电容和一次绕组对二次绕组的漏抗或励磁阻抗振荡回路，通过波形测量分析装置测量一次绕组的三相电压响应曲线；
最后根据测量得到的三相电压响应曲线分析得到每相电压响应曲线的频率f，再利用变压器的励磁阻抗Lm或短路阻抗Lσ，计算出变压器每相绕组的入口电容C入。
所述方法中利用变压器短路试验得到的短路阻抗Lσ。
所述方法中利用变压器空载试验得到励磁阻抗Lm。
所述变压器每相绕组的入口电容C入的计算公式为：
所述方法中对地杂散电容、套管电容和一次绕组对二次绕组的漏抗或励磁阻抗振荡回路的振荡波持续时间小于3个周期时，一次绕组的三相首端均电连接补偿电容，补偿电容的一端接地。
所述变压器每相绕组的入口电容为C入-C补，C补为补偿电容的电容。
所述方法中变压器的一次绕组的三相首端均悬空。
所述方法中若形成对地杂散电容、套管电容和一次绕组对二次绕组的漏抗振荡回路时，变压器的二次绕组通过短接导线短接。
所述直流高压电源包括与电源连接的直流高压发生器，直流高压发生器电连接至变压器的一次绕组的三相中性点，直流高压发生器接地，短接开关一端电连接至高压发生器与一次绕组间。
所述直流高压发生器连接220V交流电源，直流高压发生器与短接开关间设置保护电阻。
与现有技术相比，本申请利用直流高压电源在变压器的一次绕组的三相中性点施加直流高压电，并在直流高压电源与一次绕组间设置短接开关，短接开关一端电连接至直流高压电源与一次绕组间，短接开关另一端接地，利用短接开关闭合接地，形成对地杂散电容、套管电容和一次绕组对二次绕组的漏抗或励磁阻抗振荡回路，每相的套管电容的末屏电连接有分压电容，分压电容的两端均连接至波形测量分析装置，利用波形测量分析装置测量一次绕组的三相电压响应曲线，根据测量得到的三相电压响应曲线分析得到每相电压响应曲线的频率，再利用变压器的励磁阻抗或短路阻抗，计算出变压器每相绕组的入口电容，本申请的测试具有测试回路简单、检测信号强、电压高及准确度高的特点，适用于变压器绕组每相对地电容量的测试，对变压器绕组设计一致性评价、绕组状态评价、变压器入口电容引起的三相电压不平衡分析具有指导作用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请测试回路电气原理图；
图2为本申请测试方法流程图；
其中，1-直流高压发生器、2-短接导线、3-二次绕组、4-波形测量分析装置、5-补偿电容、6-分压电容、7-变压器、R为保护电阻、K1为短接开关、C0为套管电容、C1为对地杂散电容、L为一次绕组。
具体实施方式
下面结合具体的实施例和说明书附图对本申请作进一步的解释说明。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
参见图1，连接本申请的测试回路，直流高压电源电连接至变压器7的一次绕组L的三相中性点，直流高压电源与一次绕组L间设置有短接开关K1，短接开关K1一端电连接至直流高压电源与一次绕组L间，另一端接地；一次绕组L的每相上均设置有套管电容C0和若干对地杂散电容C1，每相的套管电容C0的末屏电连接有分压电容6，分压电容6的两端均连接至波形测量分析装置4，分压电容6均接地；一次绕组L充直流电压后，闭合短接开关K1，形成对地杂散电容C1、套管电容C0和一次绕组L对二次绕组3的漏抗或励磁阻抗振荡回路，通过波形测量分析装置4测量一次绕组L的三相电压响应曲线。
变压器7的一次绕组L为星型绕组，变压器7的一次绕组L的三相首端均悬空；或者对地杂散电容C1、套管电容C0和一次绕组Lm对二次绕组3的漏抗或励磁阻抗振荡回路的振荡波持续时间小于3个周期时，变压器7的一次绕组L的三相首端均电连接有补偿电容5，补偿电容5的一端接地。
若形成对地杂散电容C1、套管电容C0和一次绕组L对二次绕组3的漏抗振荡回路时，变压器7的二次绕组3通过短接导线2短接。形成励磁阻抗振荡回路时，不需要短接变压器7的二次绕组3。
直流高压电源包括与电源连接的直流高压发生器1，直流高压发生器1电连接至变压器7的一次绕组L的三相中性点，直流高压发生器1接地，短接开关K1一端电连接至高压发生器1与一次绕组L间。直流高压发生器1连接220V交流电源。直流高压发生器1与短接开关K1间设置保护电阻R。
另外，利用变压器漏抗或励磁阻抗与电容型套管电容、绕组对地的杂散电容及外加补偿电容之间构成的振荡回路，检测变压器绕组变形。将直流电压施加点在一次绕组首端，通过两个短接开关，即先将直流高压回路断开，再在一次绕组中性线与地接通，亦能够实现变压器绕组变形的检测。
本申请利用变压器漏抗或励磁阻抗与电容型套管、绕组对地的杂散电容及外加补偿电容之间构成的振荡回路，通过在变压器星型绕组中性点连接线施加直流电压后将其迅速接地，测量回路的电压响应波形，测试回路由直流高压发生器、保护电阻、短接开关及波形测量分析装置、补偿电容、分压电容构成。波形测量分析装置可以采用示波器，也可以采用其他能够获取电压波形的设备或仪器。
本申请将变压器7的一次星型绕组悬空或接入接地的补偿电容5，二次绕组3短接，在变压器星型绕组的三相中性点连接线上施加直流电压后将其迅速接地，测量回路的电压响应波形，通过测量一次绕组L的三相电压波形，得到每相绕组的自激振荡频率，在此基础上利用变压器空载试验得到的励磁阻抗或短路试验测试得到的短路阻抗，也可以采用设计值，计算出每相变压器每相绕组的入口电容。本申请具有试验回路简单、检测信号强、电压高及准确度高等特点，适用于变压器绕组每相入口电容的测试。解决了目前尚无方法测量三相一体变压器绕组每一相的对地电容量的问题。
实施例1：
参见图2，首先根据图1连接测试回路，将直流高压电源电连接至变压器7的一次绕组L的三相中性点，将短接开关K1一端电连接至高压发生器1与一次绕组L间，另一端接地，在一次绕组L每相的套管电容C0的末屏电连接分压电容6，并将分压电容6接地，波形测量分析装置4连接分压电容6的两端；变压器7的一次绕组L的三相首端均悬空；
直流高压发生器1作为直流高压电源，直流高压发生器1电连接至变压器7的一次绕组L的三相中性点，直流高压发生器1接地，短接开关K1一端电连接至高压发生器1与一次绕组L间，直流高压发生器1连接220V交流电源，直流高压发生器1与短接开关K1间设置保护电阻R；
变压器7的二次绕组3通过短接导线2短接，形成对地杂散电容C1、套管电容C0和一次绕组L对二次绕组3的漏抗振荡回路；振荡波持续时间大于等于3个周期；
然后直流高压发生器1向一次绕组L充直流电压，控制短接开关K1闭合，形成对地杂散电容C1、套管电容C0和一次绕组L对二次绕组3的漏抗振荡回路，通过波形测量分析装置4测量一次绕组L的三相电压响应曲线；
最后根据测量得到的三相电压响应曲线分析得到每相电压响应曲线的频率f，再利用变压器空载试验得到励磁阻抗Lm，计算出变压器每相绕组的入口电容C入，计算公式为：
实施例2：
参见图2，首先根据图1连接测试回路，将直流高压电源电连接至变压器7的一次绕组L的三相中性点，将短接开关K1一端电连接至高压发生器1与一次绕组L间，另一端接地，在一次绕组L每相的套管电容C0的末屏电连接分压电容6，并将分压电容6接地，波形测量分析装置4连接分压电容6的两端；变压器7的一次绕组L的三相首端均悬空；不短接变压器7的二次绕组3，形成对地杂散电容C1、套管电容C0和一次绕组L对二次绕组3的励磁阻抗振荡回路；振荡波持续时间大于等于3个周期；
直流高压发生器1作为直流高压电源，直流高压发生器1电连接至变压器7的一次绕组L的三相中性点，直流高压发生器1接地，短接开关K1一端电连接至高压发生器1与一次绕组L间，直流高压发生器1连接220V交流电源，直流高压发生器1与短接开关K1间设置保护电阻R；
然后直流高压发生器1向一次绕组L充直流电压，控制短接开关K1闭合，形成对地杂散电容C1、套管电容C0和一次绕组L对二次绕组3的励磁阻抗振荡回路，通过波形测量分析装置4测量一次绕组L的三相电压响应曲线；
最后根据测量得到的三相电压响应曲线分析得到每相电压响应曲线的频率f，再利用变压器短路试验得到的短路阻抗Lσ，计算出变压器每相绕组的入口电容C入，计算公式为：
实施例3：
首先根据图1连接测试回路，将直流高压电源电连接至变压器7的一次绕组L的三相中性点，将短接开关K1一端电连接至高压发生器1与一次绕组L间，另一端接地，在一次绕组L每相的套管电容C0的末屏电连接分压电容6，并将分压电容6接地，波形测量分析装置4连接分压电容6的两端；
对地杂散电容C1、套管电容C0和一次绕组L对二次绕组3的漏抗或励磁阻抗振荡回路的振荡波持续时间小于3个周期，一次绕组L的三相首端均电连接补偿电容5，补偿电容5的一端接地；
变压器7的一次绕组L的三相首端均悬空；或者形成对地杂散电容C1、套管电容C0和一次绕组L对二次绕组3的漏抗振荡回路时，变压器7的二次绕组3通过短接导线2短接；
直流高压发生器1作为直流高压电源，直流高压发生器1电连接至变压器7的一次绕组L的三相中性点，直流高压发生器1接地，短接开关K1一端电连接至高压发生器1与一次绕组L间，直流高压发生器1连接220V交流电源，直流高压发生器1与短接开关K1间设置保护电阻R；
然后通过直流高压电源向一次绕组L充直流电压，控制短接开关K1闭合，形成对地杂散电容C1、套管电容C0和一次绕组L对二次绕组3的漏抗或励磁阻抗振荡回路，通过波形测量分析装置4测量一次绕组L的三相电压响应曲线；
最后根据测量得到的三相电压响应曲线分析得到每相电压响应曲线的频率f，再利用变压器的励磁阻抗Lm或短路阻抗Lσ，计算出变压器每相绕组的入口电容C入；
计算公式为：
因为回路中接入了补偿电容5，则最终的变压器每相绕组的入口电容为C入-C补，C补为补偿电容5的电容。
本申请利用变压器绕组漏抗或励磁阻抗与电容型套管及绕组对地杂散电容构成铁磁振荡检测绕组变形原理的基础上，通过在变压器星型绕组中性点连接线施加直流电压后将其迅速接地，测量回路的电压响应波形，根据得到的三相电压响应曲线分析得到每相电压响应曲线的频率，再利用变压器的励磁阻抗或短路阻抗，计算出变压器每相绕组的入口电容，本申请具有试验回路简单、检测信号强、电压高及准确度高等特点，适用于变压器绕组每相对地电容量的测试，对变压器绕组设计一致性评价、绕组状态评价、变压器入口电容引起的三相电压不平衡分析具有指导作用。
需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
根据上述说明书和实施例的揭示和指导，有关技术领域的技术人员，在不脱离本申请的范围情况下，还可以对上述实施方式进行各种修改或变型，采用与其相同或相似的结构而得到其它铁磁谐振或谐振回路，均在本申请的保护范围之内。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (9)
1.一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先将直流高压电源电连接至变压器(7)的一次绕组(L)的三相中性点，将短接开关(K1)一端电连接至直流高压电源与一次绕组(L)间，另一端接地，在一次绕组(L)每相的套管电容(C0)的末屏电连接分压电容(6)，并将分压电容(6)接地，波形测量分析装置(4)连接分压电容(6)的两端；
然后通过直流高压电源向一次绕组(L)充直流电压，随后迅速控制短接开关(K1)闭合，形成对地杂散电容(C1)、套管电容(C0)和一次绕组(L)对二次绕组(3)的漏抗或励磁阻抗振荡回路，通过波形测量分析装置(4)测量一次绕组(L)的三相电压响应曲线，其中，对地杂散电容(C1)、套管电容(C0)和一次绕组(L)对二次绕组(3)的漏抗或励磁阻抗振荡回路的振荡波持续时间小于3个周期时，一次绕组(L)的三相首端均电连接补偿电容(5)，补偿电容(5)的一端接地；
最后根据测量得到的三相电压响应曲线分析得到每相电压响应曲线的频率f，再利用变压器的励磁阻抗Lm或短路阻抗Lσ，计算出变压器每相绕组的入口电容C入。
2.根据权利要求1所述的一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，其特征在于，所述方法中利用变压器短路试验得到短路阻抗Lσ。
3.根据权利要求2所述的一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，其特征在于，所述方法中利用变压器空载试验得到励磁阻抗Lm。
4.根据权利要求3所述的一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，其特征在于，所述变压器每相绕组的入口电容C入的计算公式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，其特征在于，所述入口电容C入经补偿电容(5)补偿后得到变压器每相绕组的入口电容的最终值为C入-C补，C补为补偿电容(5)的电容值。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，其特征在于，所述方法中变压器(7)的一次绕组(L)的三相首端均悬空。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，其特征在于，所述方法中若形成对地杂散电容(C1)、套管电容(C0)和一次绕组(L)对二次绕组(3)的漏抗振荡回路时，变压器(7)的二次绕组(3)通过短接导线(2)短接。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，其特征在于，所述直流高压电源包括与电源连接的直流高压发生器(1)，直流高压发生器(1)电连接至变压器(7)的一次绕组(L)的三相中性点，直流高压发生器(1)接地，短接开关(K1)一端电连接至直流高压发生器(1)与一次绕组(L)间。
9.根据权利要求8所述的一种基于变压器自激振荡的绕组入口电容测试方法，其特征在于，所述直流高压发生器(1)连接220V交流电源，直流高压发生器(1)与短接开关(K1)间设置保护电阻(R)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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