CN109148128B - 变压器及其绕组 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于变压器技术领域，提供了一种变压器及其绕组，以解决现有技术中无法实时检测绕组变形的问题。其中，变压器绕组包括：绕组本体和位移传感器；位移传感器设置在绕组本体的外侧，用于检测绕组本体的形变。本发明实施例提供的变压器及其绕组，由于在绕组本体外侧设置了位移传感器，使得通过位移传感器能够实时检测绕组的变形，从而及时发现变压器中不同程度的绕组变形，减少变压器事故和延长变压器的使用寿命，有利于提高变压器运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于变压器技术领域，尤其涉及一种变压器及其绕组。
背景技术
在电力系统中，变压器作为电力系统的主要设备之一，其运行可靠性的好坏，直接关系到电网系统能否安全运行。随着电网容量的日益增大，短路故障造成的变压器损坏事故呈上升趋势。据统计，在110kV及以上电压等级的变压器故障中，因外部短路导致的事故占比约36.4％。当变压器在运行中遭受短路冲击后，绕组在电动力作用下可能会产生绕组扭曲、倾斜、塌陷、鼓包和位移等永久失稳变形。如上述形变不及时发现，累积效应会使变形进一步加剧，进而导致绝缘损坏，出现匝间短路、饼间击穿、主绝缘放电或完全击穿等故障。
变压器在短路状态下，绕组中存在比正常运行大几十倍的短路电流，该短路电流会产生巨大的电磁力，包括辐向力、轴向力和周向力。当绕组抗短路强度不够时，电磁力会使绕组损坏。变压器绕组变形后，有的会立即发生损坏事故，更多的仍能继续运行一段时间，从而使电力运维人员不能及时发现绕组的变形故障。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种变压器及其绕组，以解决现有技术中无法实时检测绕组变形的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种变压器绕组，包括：绕组本体和位移传感器；所述位移传感器设置在所述绕组本体的外侧，用于检测所述绕组本体的形变。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于在绕组本体外侧设置了位移传感器，使得通过位移传感器能够实时检测绕组的变形，从而及时发现变压器中不同程度的绕组变形，减少变压器事故和延长变压器的使用寿命，有利于提高变压器运行的可靠性。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述位移传感器为分布式光纤应变传感器。
本发明实施例提供的变压器绕组，利用分布式光纤应变传感器作为位移传感器，从而实现对绕组变形的实时检测。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，自所述绕组本体的首端至所述绕组本体的末端，所述分布式光纤应变传感器沿所述绕组本体的表面设置。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于沿绕组本体的表面自上而下设置有分布式光纤应变传感器，使得绕组本体各个部位的变形均可检测，从而实现对绕组变形的全方位实时检测。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述分布式光纤应变传感器在朝向所述绕组本体首端的一端，设有一预设的拉伸光纤段。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于在分布式光纤应变传感器与绕组本体首端相接触的部位设置了拉伸光纤段，从而避免因拉拽而造成的绕组内部光纤的损坏，有利于提高对绕组变形检测的可靠性。
结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述分布式光纤应变传感器在远离所述绕组本体首端的一端，设有另一预设的拉伸光纤段。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于在分布式光纤应变传感器的另一端设置了另一拉伸光纤段，从而避免因从对应方向拉拽而造成的绕组内部光纤的损坏，有利于提高对绕组变形检测的可靠性。
结合第一方面第一至第四中的任一实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述分布式光纤应变传感器通过皱纹纸与所述绕组本体连接。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于使用皱纹纸将分布式光纤应变传感器与绕组本体绑扎在一起，使得分布式光纤应变传感器与整个绕组本体紧密贴合，从而保证分布式光纤应变传感器与绕组本体同步变形，进而提高对绕组变形检测的可靠性。
结合第一方面第五实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述分布式光纤应变传感器与所述绕组本体之间点涂有粘合剂，所述粘合剂的各个涂覆点根据预设步长均匀设置。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于在分布式光纤应变传感器与绕组本体之间点涂有粘合剂，从而避免绕组工作过程中其内部的光纤移动或脱漏，进而保证分布式光纤应变传感器与绕组本体始终同步变形。
结合第一方面第六实施方式，在第一方面第七实施方式中，所述预设步长为100mm。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于以100mm为步长在分布式光纤应变传感器与绕组本体之间点涂粘合剂，使得光纤与绕组本体之间既紧密结合，又留有拉伸余量，从而在绕组本体出现形变时，分布式光纤应变传感器能够随该形变而同步发生形变。
结合第一方面第一至第七中的任一实施方式，在第一方面第八实施方式中，在所述绕组本体的外径出现变化的过渡区域的两端，分别使用皱纹纸将所述分布式光纤应变传感器与所述绕组本体连接。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于在绕组本体外径出现变化的过渡区域，使用皱纹纸将分布式光纤应变传感器与绕组本体绑扎为一体，使得光纤能够顺应绕组本体的外形变化，始终与绕组本体的外表面贴合。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种变压器，所述变压器包括如第一方面或第一方面任一实施方式中所述的变压器绕组。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的变压器绕组的一个具体示例的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的变压器绕组的另一个具体示例的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的变压器绕组的另一个具体示例的俯视结构示意图；
图4是本发明实施例提供的变压器绕组中绕组本体的外径出现变化的过渡区域上分布式光纤应变传感器与绕组本体的装配示意图；
图5是本发明实施例提供的变压器的一个具体示例的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
本发明实施例提供了一种变压器绕组，如图1所示，该变压器绕组可以包括：绕组本体100和设置在绕组本体100外侧的位移传感器201，位移传感器201用于检测绕组本体100的形变。绕组本体100可以是饼式绕组，如螺旋式绕组或连续式绕组等。在变压器运行过程中，通过设置在绕组本体100外侧的位移传感器201，能够实时监测运行中的变压器的绕组变形，在线及时发现变压器的绕组变形情况。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于在绕组本体外侧设置了位移传感器，使得通过位移传感器能够实时检测绕组本体的变形，从而及时发现变压器中不同程度的绕组变形，减少变压器事故和延长变压器的使用寿命，有利于提高变压器运行的可靠性。
本发明实施例还提供了另一种变压器绕组，如图2所示，该变压器绕组包括图1所示变压器绕组的各个部件，为避免重复，在此不再赘述。在图2所示的变压器绕组中，可以选用分布式光纤应变传感器200作为位移传感器201。
可选的，如图2所示，分布式光纤应变传感器200可以自绕组本体100的首端至绕组本体100的末端，并沿绕组本体100的表面设置。分布式光纤应变传感器200需要在绕组绕制过程中与最外层导线同步并绕，布置在绕组每一个线饼的外侧，且在分布式光纤应变传感器200的首端，可以根据绕组本体100或变压器的出线位置预留一段拉伸光纤段，以防止由于拉拽而造成绕组内部光纤的损坏。在实际应用中，可以将该预留的拉伸光纤段盘成直径200mm的圆环，使用收缩带绑扎在绕组本体100的首端上。同理，绕组绕制完后，还可以将分布式光纤应变传感器200的末端缠成直径200mm的圆环，绑扎在绕组本体100的末端上，以构成另一预设的拉伸光纤段，从而防止由于拉拽而造成绕组内部光纤的损坏。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于沿绕组本体100的表面自上而下设置有分布式光纤应变传感器200，使得绕组本体100各个部位的变形均可检测，从而实现对绕组变形的全方位实时检测。此外，由于在分布式光纤应变传感器200的两端分别设置了拉伸光纤段，从而避免因拉拽而造成的绕组内部光纤的损坏，有利于提高对绕组变形检测的可靠性。
可选的，在布置分布式光纤应变传感器200时，可以将分布式光纤应变传感器200平行放置在绕组本体100中最外层的导线110的表面中部，并使用皱纹纸600将分布式光纤应变传感器200与绕组本体100连接，如图2及图3所示，图3中以八根导线110并绕构成的绕组为例，示出了分布式光纤应变传感器200在绕组本体100上的装配方式。在实际应用中，可以使用22HCC皱纹纸并采用半叠绑扎的方式，将分布式光纤应变传感器200和最外层导线110绑扎在一起。需要说明的是，本发明实施例对分布式光纤应变传感器200的设置数量不做限制，用户可以根据需要自由设置分布式光纤应变传感器200的数量。图3中，以设置两个分布式光纤应变传感器200为例进行图示。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于使用皱纹纸将分布式光纤应变传感器与绕组本体绑扎在一起，使得分布式光纤应变传感器与整个绕组本体紧密贴合，从而保证分布式光纤应变传感器与绕组本体同步变形，进而提高对绕组变形检测的可靠性。
可选的，在绕组绕制过程中，可以在分布式光纤应变传感器200与绕组本体100之间点涂粘合剂。例如，可以在分布式光纤应变传感器200与最外层导线110之间每隔预设步长d用PVA胶点粘一次，点粘处形成对应的粘合点130。在一具体实施方式中，预设步长d可以设定为100mm。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于在分布式光纤应变传感器200与绕组本体100之间点涂有粘合剂，从而避免绕组工作过程中其内部的光纤移动或脱漏，进而保证分布式光纤应变传感器200与绕组本体100始终同步变形。此外，由于以100mm为步长在分布式光纤应变传感器200与绕组本体100之间点涂粘合剂，使得光纤与绕组本体之间既紧密结合，又留有拉伸余量，从而在绕组本体100出现形变时，分布式光纤应变传感器200能够随该形变而同步发生形变。
可选的，如图4所示，可以在绕组本体100的外径出现变化的过渡区域120的两端，分别使用皱纹纸600将分布式光纤应变传感器200与绕组本体100连接。在绕组本体100的换位位置处，即外径出现变化的过渡区域120的两端，分布式光纤应变传感器200可以随导线110最后一个进行换位过渡，并在换位处用22HCC皱纹纸与绕组本体100绑扎在一起。为了保证分布式光纤应变传感器200能够准确、可靠地检测绕组形变，在绕组的绕制过程中应当注意光纤不能弯折，不能交叉，并随绕组一起绕制。
本发明实施例提供的变压器绕组，由于在绕组本体外径出现变化的过渡区域，使用皱纹纸将分布式光纤应变传感器与绕组本体绑扎为一体，使得光纤能够顺应绕组本体的外形变化，始终与绕组本体的外表面贴合。
本发明实施例还提供了一种变压器，如图5所示，该变压器可以是油浸式变压器，该变压器可以包括：铁芯300，以及如图1至图4所示中的任一变压器绕组400，并且铁芯300和绕组400设置于同一油箱500之内。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种变压器绕组，包括绕组本体，其特征在于，还包括：位移传感器；
所述位移传感器设置在所述绕组本体的外侧，用于检测所述绕组本体的形变；
所述位移传感器为分布式光纤应变传感器；
自所述绕组本体的首端至所述绕组本体的末端，所述分布式光纤应变传感器沿所述绕组本体的表面设置；所述分布式光纤应变传感器在绕组绕制过程中与所述绕组本体的最外层导线同步并绕，或者所述分布式光纤应变传感器平行放置在所述绕组本体中最外层的导线的表面中部；
所述分布式光纤应变传感器在朝向所述绕组本体首端的一端，设有一预设的拉伸光纤段；所述分布式光纤应变传感器在远离所述绕组本体首端的一端，设有另一预设的拉伸光纤段；将预留的首端和末端的拉伸光纤段分别盘成直径200mm的圆环；
所述分布式光纤应变传感器通过皱纹纸绑与所述绕组本体连接。
2.如权利要求1所述的变压器绕组，其特征在于，所述分布式光纤应变传感器与所述绕组本体之间点涂有粘合剂，所述粘合剂的各个涂覆点根据预设步长均匀设置。
3.如权利要求2所述的变压器绕组，其特征在于，所述预设步长为100mm。
4.如权利要求1至3中任一项所述的变压器绕组，其特征在于，在所述绕组本体的外径出现变化的过渡区域的两端，分别使用皱纹纸将所述分布式光纤应变传感器与所述绕组本体连接。
5.一种变压器，其特征在于，所述变压器包括如权利要求1至4中任一项所述的变压器绕组。
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