CN108831725A - 一种模拟三相变压器的试验变压器 - Google Patents

一种模拟三相变压器的试验变压器 Download PDF

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CN108831725A CN201810655137.9A CN201810655137A CN108831725A CN 108831725 A CN108831725 A CN 108831725A CN 201810655137 A CN201810655137 A CN 201810655137A CN 108831725 A CN108831725 A CN 108831725A
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Abstract

本发明提供一种模拟三相变压器的试验变压器，包括：油箱、高压绕组、低压绕组；所述高压绕组具有高压套管，所述低压绕组具有低压套管；所述高压绕组的首末端经由所述高压套管引出出线至所述油箱顶部，所述低压绕组的首末端经由所述低压套管引出出线至所述油箱顶部；所述高压绕组和低压绕组还具有用于通过串并联电容电感模拟各种变压器高压绕组和低压绕组的变形形式的抽头。实施本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器，其可通过串并联电容电感的方式模拟三相变压器内部出现的各种变形故障。

Description

一种模拟三相变压器的试验变压器
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种模拟三相变压器的试验变压器。
背景技术
随着电力系统的不断升级扩大，各种电力设备的需求也越来越多。而传统的电力变压器作为电力系统中的重要设备，其故障率较高。如果一台大型电力变压器在运行中出现故障，将导致一个地区大面积、长时间停电，造成经济的重大损失，更会给人们的生活带来不便。近年来，有关统计资料表明，变压器绕组是电力变压器发生故障较多的部件，全国110kv及以上等级电力变压器因外部短路故障造成损坏的事故达到事故总数的50％，而绝大部分是由变压器绕组变形引起的。
为了及时发现变压器的事故隐患，避免突发事故，提高变压器运行的可靠性，开展变压器绕组诊断方法的研究具有十分重要的意义。
现有技术中提供一种三相模拟变压器，用于模拟绕组变形，以便开展有关变压器绕组故障的段长研究。但是现有技术提供的三相模拟变压器，其高压绕组均设置有活动垫片，可进行一定程度的移动，供模拟绕组变形或缺陷使用，但这种机械改变绕组结构的方式无法复原，并且能够模拟的故障类型有限；此外，这种三相模拟变压器的出线端固定，无法进行一、二次侧Δ/Y型换接，模拟设备不同联结组下的具体情况；再次，一般的三相模拟变压器无法解决低压绕组抽头引出问题，无法进行三相低压绕组故障的模拟。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种模拟三相变压器的试验变压器，其可通过串并联电容电感的方式模拟三相变压器内部出现的各种变形故障。
本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器，包括：油箱、低压绕组和高压绕组；
所述高压绕组具有高压套管，所述低压绕组具有低压套管；
所述高压绕组的首末端经由所述高压套管引出出线至所述油箱顶部，所述低压绕组的首末端经由所述低压套管引出出线至所述油箱顶部；
所述高压绕组和低压绕组还具有用于通过串并联电容电感模拟各种变压器高压绕组和低压绕组的变形形式的抽头。
其中，所述模拟三相变压器的试验变压器的低压绕组的抽头连接至低压绕组以外的接线板。
其中，所述油箱外壁还设置有用于定期取油样化验分析的放油阀；具体的所述放油阀设置在所述油箱外壁的侧面下部。
其中，所述油箱外壁还设置有用于修改实验接线的操作窗；具体的所述操作窗位于所述模拟三相变压器的试验变压器正面中部。
其中，所述油箱外壁还设置有接地端子；所述接地端子位于所述模拟三相变压器的试验变压器正面下部，其与地线连接。
其中，所述油箱外壁还设置有在所述模拟三相变压器的试验变压器的内部压力超过阈值时自动释放压力的压力释放阀。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器，其高压绕组和低压绕组均引出出线，可进行Δ/Y型灵活换接，便于通过实验确定不同联结组及故障条件下绕组频响曲线的变化情况；
本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器的高压绕组可沿轴向均匀抽出大量抽头，可以进行故障模拟；
另外，本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器的低压绕组亦可引出端子，方便相关故障模拟。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器实施例一的结构示意图。
图2为本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器中高低压绕组的套管出线示意图。
图3为本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器中将高压绕组的抽头抽出的示意图。
图4为本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器中将低压绕组的抽头抽出的示意图。
图5为本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器实施例二的结构示意图。
具体实施方式
参见图1，为本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器实施例一的结构示意图。
本实施例一提供的模拟三相变压器的试验变压器，包括：油箱1、高压绕组21、低压绕组22；需要说明的是，高压绕组21和低压绕组22均位于模拟三相变压器的试验变压器的内部，外部并不可见，故图1中并未示出。
高压绕组21具有高压套管210，低压绕组22具有低压套管220；该高压套管210 和低压套管220裸露在模拟三相变压器的试验变压器外部，为可见部分。高压套管 210和低压套管220相互间错开排列。
为了解决变压器实验过程中Δ/Y型灵活转接的问题，本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器中的高低压绕组做了特殊设计，具体为将其首末端分别经套管引出出线，具体请参见图2。需要说明的是，本发明中从高压套管210和低压套管220引出的出线以及从高压绕组21和低压绕组22的抽头引出的出线在位于模拟三相变压器的试验变压器箱体内部中，在图中不可见。
如图2所示，高压绕组21的首末端经由高压套管210引出出线3至油箱1顶部，低压绕组22的首末端经由低压套管220引出出线3至油箱1顶部(该出线3的模拟三相变压器的试验变压器箱体内部，外部不可见，图2仅为了示意的是在模拟三相变压器的试验变压器箱体内部如何从高压套管210和低压套管220引出出线3)；经由高压套管210引出的出线3和经由低压套管220引出的出线3用于进行Δ/Y型转换，以模拟不同联结组下的故障缺陷。本实施例中，高压绕组和低压绕组的出线端共计12 个。
为了模拟不同情况的故障缺陷，本发明的模拟三相变压器的试验变压器还对高压绕组和低压绕组做了设计，具体参见图3。
如图3所示，本发明中的高压绕组21采用的是盘式绕组，用于模拟电压等级较高的变压器的故障情况。
高压绕组21的高压绕组抽头211从高压绕组21自上而下均匀抽出后，处于悬空状态，该抽头211用于通过串并联电容电感模拟各种变压器绕组变形形式。本实施例中，模拟三相变压器的试验变压器的三相中，每一相都引出50个抽头，可以用于进行各种绕组变形模拟实验。
另外，变压器的低压绕组位于铁芯和高压绕组之间，通常无法直接对其进行操作，为了模拟低压绕组可能出现的故障缺陷，本发明将低压绕组的抽头按照一定的顺序，接线至低压绕组之外的接线板，以方便实验操作，具体请参见图4。
如图4所示，模拟三相变压器的试验变压器的低压绕组的抽头40从低压绕组22 自上而下均匀抽出后，连接至低压绕组22以外的接线板5(该接线板在模拟三相变压器的试验变压器箱体内部，只有在将模拟三相变压器的试验变压器的外罩吊起之后，才可见，图4仅为示意从低压绕组220的抽头40引线至接线板5的情况)，在低压绕组22的抽头40之间串并接电容电感模拟低压绕组产生的故障缺陷。
接线板5上依次上下排列的即为模拟三相变压器的试验变压器A、B、C三相的低压绕组4的抽头40。
综上所示，由于一般的变压器仅有高低压各3个套管，绕组的具体联结组在设计之初已经决定，无法更改，本发明则将每个高低绕组的首末端经由出线套管引出(共 12个出线套管)，可以根据需要灵活变换接线；此外，变压器局部形变必然引起相应的分布电容电感变化，因而可以通过在高压绕组引出的抽头间串并接电容电感的方式模拟大部分故障，开展相关研究；再次，由于空间位置的限制，不便对低压绕组直接进行操作，本发明选择将低压绕组抽头引至外部接线板的工程处理，很好的解决了这个问题。
因此，本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器可通过串并联电容电感的方式模拟三相变压器内部出现的各种变形故障，如绕组局部径向位移、轴向压缩、绕组匝间短路等；并可向出线套管注入扫频信号深入研究其故障状态下频响曲线特点，为建立相关判据打下基础。
本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器可以在实验室模拟实际运行中发生的各种类型、不同程度以及不同位置的故障，例如，当变压器某相绕组发生径向位移时，移动的部分与变压器外壳、铁芯以及其他健全相间的电容将发生明显变化，这时，只需在模拟三相变压器的试验变压器对应位置的抽头与地及相邻绕组间并接合适电容电感即可；又如，当变压器绕组在短路电流作用下发生局部压缩时，可等效为故障部分绕组轴向长度变短，其自感及相应分布电容将发生改变，可以通过串并接电容进行类似模拟；而对于匝间短路的故障形式，仅需通过线头将待模拟部位的抽头链接即可。
另外，基于本发明中对模拟三相变压器的试验变压器的上述设计，可以利用建立起的扫频阻抗法测试系统以及相应的软件平台进行试验，研究扫频阻抗法的稳定性和准确度；并根据不同类型及不同程度故障得到的扫频特征曲线以及所推得的短路电抗值，建立起诊断绕组变形类型以及程度的判据。具体的实验步骤如下
1、对变压器的三相绕组分别施加扫频信号，利用模拟三相变压器的试验变压器测量并记录各个绕组的背景扫频阻抗曲线，了解各相高低压绕组的扫频阻抗曲线特点并进行相关研究，需要说明的是，进行单一绕组实验要求其余绕组出线端子全部悬空；
2、根据仿真实验得到的相关结论，在变压器各相绕组的不同位置制造不同类型及程度缺陷，研究相应绕组扫频阻抗曲线的特点，并与各自背景曲线作对比分析；
3、将故障缺陷置于变压器各相绕组的不同位置，观察其邻近绕组扫频阻抗曲线的变化情况，研究绕组间的静电耦合作用；
4、在进行每次试验时，将各种故障缺陷依次设计于变压器A，B，C三相高压侧，分别按照相关规程于三相低压侧施加扫频信号，测得扫频谱图；并进行变压器绕组高 /低压侧Δ/Y换接，探究在不同的变压器联结组下扫频阻抗曲线的变化规律；
5、在变压器绕组高压侧施加扫频信号，重复以上步骤。
另外，本发明提供的可预置缺陷式模拟三相变压器的试验变压器，其在局部构造也做了相应的改进，使其具有更好的性能，具体请参见图5，为本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器实施例二的结构示意图。
本实施例二所示的可预置缺陷式模拟三相变压器的试验变压器中，在油箱1外壁还设置有放油阀11、操作窗12、接地端子13、压力释放阀14；
具体的，放油阀11设置在油箱1外壁的侧面下部，用于定期取油样化验分析。操作窗12位于模拟三相变压器的试验变压器正面中部，打开该操作窗12，可以修改部分实验接线，避免不必要的吊罩等冗余操作。接地端子13位于模拟三相变压器的试验变压器正面下部，其与地线连接，以保证模拟三相变压器的试验变压器的外壳可靠接地。压力释放阀14设置在模拟三相变压器的试验变压器的顶部，在模拟三相变压器的试验变压器的内部压力超过阈值时，自动释放压力，以确保模拟三相变压器的试验变压器的安全。
实施本发明，具有如下有益效果：
本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器，其高压绕组和低压绕组均引出出线，可进行Δ/Y型灵活换接，便于通过实验确定不同联结组及故障条件下绕组频响曲线的变化情况；
本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器的高压绕组可沿轴向均匀抽出大量抽头，可以进行故障模拟；
另外，本发明提供的模拟三相变压器的试验变压器的低压绕组亦可引出端子，方便相关故障模拟。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种模拟三相变压器的试验变压器，其特征在于，包括：油箱、高压绕组、低压绕组；
所述高压绕组具有高压套管，所述低压绕组具有低压套管；
所述高压绕组的首末端经由所述高压套管引出出线至所述油箱顶部，所述低压绕组的首末端经由所述低压套管引出出线至所述油箱顶部；
所述高压绕组和低压绕组还具有用于通过串并联电容电感模拟各种变压器高压绕组和低压绕组的变形形式的抽头。
2.如权利要求1所述的模拟三相变压器的试验变压器，其特征在于，所述模拟三相变压器的试验变压器的低压绕组的抽头连接至低压绕组以外的接线板。
3.如权利要求2所述的模拟三相变压器的试验变压器，其特征在于，所述油箱外壁还设置有用于定期取油样化验分析的放油阀；具体的所述放油阀设置在所述油箱外壁的侧面下部。
4.如权利要求3所述的模拟三相变压器的试验变压器，其特征在于，所述油箱外壁还设置有用于修改实验接线的操作窗；具体的所述操作窗位于所述模拟三相变压器的试验变压器正面中部。
5.如权利要求4所述的模拟三相变压器的试验变压器，其特征在于，所述油箱外壁还设置有接地端子；所述接地端子位于所述模拟三相变压器的试验变压器正面下部，其与地线连接。
6.如权利要求5所述的模拟三相变压器的试验变压器，其特征在于，所述油箱外壁还设置有在所述模拟三相变压器的试验变压器的内部压力超过阈值时自动释放压力的压力释放阀。
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