CN109975625B - 研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法，包括如下步骤：完成预设的辐向失稳关键因素在不同参数下的真型模型的设计与制造；分别预估抗短路变压器各内绕组的基准冲击电流I^* _sc；对制造的真型模型进行研究性突发短路试验，直至试验结束；解体变压器，若绕组变形或失稳形式与预估形式一致，则按照变压器各内绕组的关键因素的不同参数比较各内绕组的辐向应力值，然后根据对比结果的差异总结影响辐向失稳的关键因素在绕组抗短路能力方面的作用。相应地，提供一种试验装置。本发明能够通过有限的真型模型试品进行尽可能多的变压器抗短路能力研究工作，以及借助有限的短路冲击试验研究变压器的抗短路能力影响关键因素。

Description

研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法和装置

技术领域

本发明涉及电力变压器技术领域，具体涉及一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法，以及一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验装置。

背景技术

近年来，变压器区外短路引起变压器损伤，引发电网故障和事故的情况已受到输变电行业的广泛关注。仿真技术的完善与国内外模型试验研究的成果为变压器抗短路能力的深入研究提供了一些参考。但是，即使国家标准GB1094.5也只是简要的介绍了估计方法与控制点，完善变压器的抗短路技术还需要进行更多的真型模型研究。

然而，发明人发现：

一方面，由于电力变压器突发短路试验对于电能条件和试验环境要求较高，所以突发短路试验为特殊试验，国内只有为数不多几家单位有试验条件与认证资质，所以试验费用相对较高。

另一方面，突发短路试验对变压器的冲击破坏较大，试品制造费用比较昂贵，局部等效的模型试验又无法真实反映所研究的影响因素。

又一方面，突发短路试验的研究方法除借助于国标规定的试验方法外，目前还缺乏较为完善且系统化的以研究为目的的试验研究方法。

基于上述原因，如何利用有限的真型模型试品进行尽可能多的变压器抗短路能力研究工作，以及如何借助有限的短路冲击试验研究变压器的抗短路能力影响关键因素，成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法，以及一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验装置，能够通过有限的真型模型试品进行尽可能多的变压器抗短路能力研究工作，以及借助有限的短路冲击试验研究变压器的抗短路能力影响关键因素。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法，其包括如下步骤：

提取影响绕组辐向失稳的关键因素，并分别为变压器各内绕组的关键因素设置不同参数，而为其他非关键因素设置相同参数，从而完成预设的辐向失稳关键因素在不同参数下的真型模型的设计与制造；

分别预估抗短路变压器各内绕组的短路电流耐受能力，以得到各自对应的短路耐受电流值，并定义此电流值为基准冲击电流I^* _sc；

对制造的真型模型进行研究性突发短路试验，直至试验结束；

解体变压器，若绕组变形或失稳形式与预估形式一致，则获取整个研究性突发短路试验结束后各内绕组的辐向应力值，并按照变压器各内绕组的关键因素的不同参数比较各内绕组的辐向应力值，然后根据对比结果的差异总结影响辐向失稳的关键因素在绕组抗短路能力方面的作用。

可选地，所述真型模型为三相三绕组变压器；所述内绕组包括低压绕组和中压绕组；

所述分别为变压器各内绕组的关键因素设置不同参数的步骤具体为：

针对每一关键因素，在其他关键因素的参数不变的前提下，分别从横向与纵向的角度对比各内绕组的本关键因素的不同参数以形成多组对比项目，用以分析各关键因素在不受到其他关键因素影响时对试验的影响。

可选地，影响绕组辐向失稳的关键因素包括导线类型、导线厚度和绕组内支撑数量。

可选地，所述研究性突发短路试验包括六项突发短路试验，并按如下顺序进行：A相高低压运行试验、B相高低压运行试验、C相高低压运行试验、A相高中压运行试验、B相高中压运行试验以及C相高中压运行试验。

可选地，所述对制造的真型模型进行研究性突发短路试验，直至试验结束的步骤具体为：

每一项突发短路试验均包括多次突发短路试验，且对于每一项突发短路试验而言，其初次突发短路试验需施加K*I^* _sc的短路试验电流并测量对应的阻抗值，其中0.5<K≤1，然后每进行一次突发短路试验都逐步增加施加的短路试验电流，或者每隔Y次突发短路试验逐步增加施加的短路试验电流，其中1≤Y≤5且Y为固定值或变化值，并测量对应的阻抗值，直至阻抗不合格，或者施加的短路试验电流与基准冲击电流I^* _sc的比值超过预设值，则该项突发短路试验结束，并记录该项突发短路试验最后一次施加的短路试验电流值K'*I^* _sc，其中0<K'<2。

可选地，对于每一项突发短路试验而言，判断阻抗不合格的条件为：阻抗的绝对变化率Δ₁不小于0.8％，或者阻抗的相对变化率Δ₂不小于0.3％；所述预设值为1.15。

可选地，所述获取整个研究性突发短路试验结束后各内绕组的辐向应力值，并按照变压器各内绕组的关键因素的不同参数比较各内绕组的辐向应力值的步骤具体为：

获取每一项突发短路试验过程中最后一次突发短路试验施加的短路试验电流产生的对应内绕组的辐向应力值；

按照所述多组对比项目比较各内绕组的辐向应力值。

本发明还提供一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验装置，其包括：

真型模型的设计与制造单元，用于提取影响绕组辐向失稳的关键因素，并分别为变压器各内绕组的关键因素设置不同参数，而为其他非关键因素设置相同参数，从而完成预设的辐向失稳关键因素在不同参数下的真型模型的设计与制造；

基准冲击电流获取单元，用于分别预估抗短路变压器各内绕组的短路电流耐受能力，以得到各自对应的短路耐受电流值，并定义此电流值为基准冲击电流I^* _sc；

研究性突发短路试验单元，用于对制造的真型模型进行研究性突发短路试验，直至试验结束；

辐向应力值获取与比较单元，解体变压器后，若绕组变形或失稳形式与预估形式一致，则用于获取整个研究性突发短路试验结束后各内绕组的辐向应力值，并按照变压器各内绕组的关键因素的不同参数比较各内绕组的辐向应力值；

结果单元，用于根据所述对比结果的差异总结影响辐向失稳的关键因素在绕组抗短路能力方面的作用。

可选地，所述真型模型为三相三绕组变压器；所述内绕组包括低压绕组和中压绕组；

所述真型模型的设计与制造单元具体用于：

针对每一关键因素，在其他关键因素的参数不变的前提下，分别从横向与纵向的角度对比各内绕组的本关键因素的不同参数以形成多组对比项目，用以分析各关键因素在不受到其他关键因素影响时对试验的影响。

可选地，影响绕组辐向失稳的关键因素包括导线类型、导线厚度和绕组内支撑数量。

可选地，所述研究性突发短路试验单元包括依次运行的六个突发短路试验子单元，分别为第一至第六突发短路试验子单元，其中第一突发短路试验子单元用于完成A相高低压运行试验，第二突发短路试验子单元用于完成B相高低压运行试验，第三突发短路试验子单元用于完成C相高低压运行试验，第四突发短路试验子单元用于完成A相高中压运行试验，第五突发短路试验子单元用于完成B相高中压运行试验，第六突发短路试验子单元用于完成C相高中压运行试验。

可选地，每个突发短路试验子单元均需完成多次突发短路试验，且对于每个突发短路试验子单元而言，其初次突发短路试验需施加K*I^* _sc的短路试验电流并测量对应的阻抗值，其中0.5<K≤1，然后每进行一次突发短路试验都逐步增加施加的短路试验电流，或者每隔Y次突发短路试验逐步增加施加的短路试验电流，其中1≤Y≤5且Y为固定值或变化值，并测量对应的阻抗值，直至阻抗不合格，或者施加的短路试验电流与基准冲击电流I^* _sc的比值超过预设值，则该突发短路试验子单元的试验工作结束，并记录该突发短路试验子单元最后一次施加的短路试验电流值K'*I^* _sc，其中0<K'<2。

可选地，对于每个突发短路试验子单元而言，判断阻抗不合格的条件为：阻抗的绝对变化率Δ₁不小于0.8％，或者阻抗的相对变化率Δ₂不小于0.3％；所述预设值为1.15。

可选地，所述辐向应力值获取与比较单元具体用于：

获取每一个突发短路试验子单元的试验过程中最后一次突发短路试验施加的短路试验电流产生的对应内绕组的辐向应力值；

按照所述多组对比项目比较各内绕组的辐向应力值。

有益效果：

本发明提供了一种较为完善且系统化的以研究为目的的试验研究方法，用以研究电力变压器短路辐向失稳关键因素在绕组抗短路能力方面的作用，能够通过有限的真型模型试品进行尽可能多的变压器抗短路能力研究工作，以及借助有限的短路冲击试验研究变压器的抗短路能力影响关键因素。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法的流程图；

图2为本发明实施例1提供的又一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法的流程图；

图3为图2中每一项短路试验的流程图；

图4为本发明实施例2提供的一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验装置的结构示意图。

图中：100－真型模型的设计与制造单元；200－基准冲击电流获取单元；300－研究性突发短路试验单元；301－第一突发短路试验子单元；302－第二突发短路试验子单元；302－第三突发短路试验子单元；304－第四突发短路试验子单元；305－第五突发短路试验子单元；306－第六突发短路试验制单员；400－辐向应力值获取与比较单元；500－结果单元。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

本发明针对行业现状，即由于条件所限而无法进行大范围的变压器抗短路能力试验研究工作，总结了技术待完善的问题，针对短路最常见的辐向失稳破坏形式提出了具体解决方案，并通过有限的模型完成了多项关键因素的研究，以及真型模型关键因素对比项目的设计与控制，从而深入研究现有技术能力和工艺制造水平条件下的影响辐向失稳的关键因素。下面通过具体实施例进行详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法，包括如下步骤S101-S104。

S101.提取影响绕组辐向失稳的关键因素，并分别为变压器各内绕组的关键因素设置不同参数，而为其他非关键因素设置相同参数，从而完成预设的辐向失稳关键因素在不同参数下的真型模型的设计与制造。换言之，根据预设的影响绕组辐向失稳的关键因素，设计制造相应的变压器真型模型。

本实施例中，所述真型模型为三相三绕组变压器，具体为110kV电压等级变压器，包括A相高压、中压和低压绕组，B相高压、中压和低压绕组，以及C相高压、中压和低压绕组，相应地，所述内绕组包括低压绕组和中压绕组，而高压绕组属于外绕组。

本步骤中，提取影响绕组辐向失稳的关键因素的方法为：根据变压器抗短路能力的现有技术和理论研究成果，对影响绕组辐向失稳的关键因素进行总结和提取，其中技术来源可以为规范、标准和学术成果，同时需考虑变压器制造厂的设计规范、制造工艺水平、质量检验系统等其它影响因素。

在国标GB1094.5中，关于绕组辐向失稳的因素并未考虑绕组内支撑的作用，而认为仅与导线自身的强度有关。具体地，自粘性换位导线：σ_c..act≤0.6×R_p0.2，常规导线或非自粘性换位导线：σ_c..act≤0.35×R_p0.2，其中σ_c.act指的是平均环形压缩应力，R_p0.2指的是当负荷持续增加到按非比例拉伸达到计量长度的0.2％时的拉伸应力。

本发明以国标GB1094.5为基础进行了改进，具体为统一导线的屈服强度，从而无需考虑导线的屈服强度对试验的影响，同时参考该标准进行了安全性预设。

在考虑影响绕组幅向失稳的因素时，本实施例主要针对导线类型、导线厚度和绕组内支撑数量这三项影响因素，即影响绕组辐向失稳的关键因素包括导线类型、导线厚度和绕组内支撑数量，其中导线类型可分为常规导线和自粘性换位导线，导线厚度和绕组内支撑数量可选择现有常用的数值。当然，本领域技术人员也可以根据实际情况对影响绕组辐向失稳的关键因素的具体项目进行合理地增减。而影响绕组辐向失稳的非关键因素可包括高压绕组的具体参数、压紧结构和器身结构等其它影响抗短路能力的技术参数，这些技术参数应保持基本不变。

本步骤中，分别为变压器各内绕组的关键因素设置不同参数的步骤具体为：针对每一关键因素，在其他关键因素的参数不变的前提下，分别从横向与纵向的角度对比各内绕组的本关键因素的不同参数以形成多组对比项目，用以分析各关键因素在不受到其他关键因素影响时对试验的影响。

本实施例中，需要从横向与纵向的角度进行对比的原因是：待研究的真型模型为三相结构参数不同但又存在非常紧密联系的变压器，目的是通过改变局部参数以研究影响辐向失稳的关键因素，故而三相需要同时进行横向和纵向的比较。

在影响绕组辐向失稳的关键因素仅包括导线类型、导线厚度和绕组内支撑数量的情况下，可形成关键因素参数表，具体详见下述表1。

表1 关键因素参数表

通过表1可以看出，针对每一关键因素，在其他关键因素的参数不变的前提下，分别从横向与纵向的角度对比各内绕组的本关键因素的不同参数(例如针对导线类型，在导线厚度与绕组内支撑数量的参数均不变的前提下，分别从横向与纵向的角度对比各内绕组的导线类型的不同参数)，可形成八组对比项目。由于变压器各相绕组是对称的，其中某一相中压绕组与另一相低压绕组的对比项目也相当于纵向对比。

具体地，形成的八组对比项目具体为：

对于导线类型而言，在导线厚度和绕组内支撑数量均相同的前提下，形成A相中压绕组和低压绕组的对比项目、C相中压绕组与低压绕组的对比项目，以及B相中压绕组和C相中压绕组的对比项目；

对于导线厚度而言，在导线类型和绕组内支撑数量均相同的前提下，形成B相中压绕组和低压绕组的对比项目，以及B相低压绕组和C相低压绕组的对比项目；

对于绕组内支撑数量而言，在导线类型和导线厚度均相同的前提下，形成A相中压绕组和C相中压绕组的对比项目、A相低压绕组和C相低压绕组的对比项目，以及A相低压绕组和B相中压绕组的对比项目。

S102.分别预估抗短路变压器各内绕组的短路电流耐受能力，以得到各自对应的短路耐受电流值，并定义此电流值为基准冲击电流I^* _sc。

本步骤中，由于各内绕组包括A相中压和低压绕组、B相中压和低压绕组，以及C相中压和低压绕组，根据现有技术能力对这六个绕组的短路电流耐受能力进行预估，即综合考虑现有技术和制造能力后分别得出这六个绕组可承受的短路电流冲击值，从而得到对应的六个短路耐受电流值，即得到六个基准冲击电流I^* _sc，且基准冲击电流I^* _sc是针对绕组短路电流耐受能力设计的一种临界值，其与变压器结构参数的设计是相互关联和反馈的(即与绕组的实际参数相关)，是最终调整成型的结果，故而有别于现有标准或协议提出的需要耐受的电流值。

需要说明的是，基准冲击电流I^* _sc是为后续突发短路试验中待施加的短路试验电流提供的基础值，而不是用以比较影响关键因素的最终基准值。

S103.对制造的真型模型进行研究性突发短路试验，直至试验结束。

本步骤中，所述研究性突发短路试验包括六项突发短路试验，并按如下顺序进行：A相高低压运行试验、B相高低压运行试验、C相高低压运行试验、A相高中压运行试验、B相高中压运行试验以及C相高中压运行试验。

其中，每一项突发短路试验均包括多次突发短路试验，且对于每一项突发短路试验而言，其初次突发短路试验需施加K*I^* _sc的短路试验电流并测量对应的阻抗值，其中0.5<K≤1，然后每进行一次突发短路试验都逐步增加施加的短路试验电流，或者每隔Y次突发短路试验逐步增加施加的短路试验电流，其中1≤Y≤5且Y为固定值或变化值，并测量对应的阻抗值，直至阻抗不合格，或者施加的短路试验电流与基准冲击电流I^* _sc的比值超过预设值，则该项突发短路试验结束，换言之，根据每次突发短路试验施加的基准冲击电流I^* _sc的倍数和每次突发短路试验结束后测量的阻抗值判断该项突发短路试验是否结束，并在判断该项突发短路试验结束时记录最后一次施加的短路试验电流值K'*I^* _sc，其中0<K'<2。

本步骤中，对阻抗的测量采用单相测量与数据整理的方式。

较优地，K取0.9，即其初次突发短路试验施加的短路试验电流值为0.9I^* _sc。

在一项突发短路试验过程中，每进行一次突发短路试验，施加的短路试验电流就以基准冲击电流I^* _sc为基础按照预设的比例逐步增加，例如，预设的比例为5％，即每次突发短路试验所施加的短路试验电流比前次施加的短路试验电流增加0.05倍的I^* _sc。或者，在一项突发短路试验过程中，每隔固定次(如固定的Y次，1≤Y≤5)突发短路试验就以基准冲击电流I^* _sc为基础按照预设的比例逐步增加施加的短路试验电流，例如，Y＝3，预设的比例为5％，即第一至第三次突发短路试验施加的短路试验电流值为K*I^* _sc，第四次至第六次突发短路试验施加的短路试验电流值为(K+5％)*I^* _sc，第七次至第九次突发短路试验施加的短路试验电流值为(K+5％*2)*I^* _sc，以此类推。或者，每隔不定次(如变化的Y次，1≤Y≤5)突发短路试验就以基准冲击电流I^* _sc为基础按照预设的比例逐步增加施加的短路试验电流，例如，第一次至第三次突发短路试验施加的短路试验电流值为K*I^* _sc，第四次和第五次突发短路试验施加的短路试验电流值为(K+5％)*I^* _sc，第六次至第十次突发短路试验施加的短路试验电流值为(K+5％*2)*I^* _sc，等等。

每一项突发短路试验前，需要对冲击电流的波形进行调节，主要包括阻抗调节与合闸角选择，此时的电流值约为突发短路试验电流值的50％，但电流波形与突发短路试验电流的波形一致，一般定义此过程为调波试验，调波完成后测量阻抗值为X*₀。

在一项突发短路试验过程中，需根据每次突发短路试验后测量到的阻抗值的绝对变化率和相对变化率来判断该项突发短路试验是否终止。具体地，判断阻抗不合格的条件为：阻抗的绝对变化率Δ₁不小于0.8％或者阻抗的相对变化率Δ₂不小于0.3％。具体地，假设每一项突发短路试验之前，对应的调波试验后得到的阻抗值为X*₀，该项突发短路试验过程中的N次突发短路试验结束后测量到的阻抗值依次为X*₁至X*_N，这N个数据可组成数组X*，则阻抗合格需同时满足以下两个条件：

Δ₁＝|(X*_N/X*₀-1)×100％|<0.8％；以及

Δ₂＝|(X*_N+1/X*_N-1)×100％|<0.3％，

换言之，只要未满足上述两个条件之一，就判断阻抗不合格，即阻抗的绝对变化率Δ₁不小于0.8％，或者阻抗的相对变化率Δ₂不小于0.3％时均判断阻抗不合格，并结束该项突发短路试验。

所述预设值为1.15，即施加的短路试验电流与基准冲击电流I^* _sc的比值超过1.15时，即使阻抗合格，也结束该项突发短路试验。

S104.解体变压器，若绕组变形或失稳形式与预估形式一致，则获取整个研究性突发短路试验结束后各内绕组的辐向应力值，并根据变压器各内绕组的关键因素的不同参数比较各内绕组的辐向应力值，然后根据对比结果的差异总结影响辐向失稳的关键因素在绕组抗短路能力方面的作用，从而为变压器抗短路能力的计算与校核提供更为准确的数据支撑。

本步骤具体为：

S104-1.在绕组变形或失稳形式与预估形式一致时，可作为本次研究的样品案例，此时可通过仿真计算的方式获取每一项突发短路试验过程中最后一次突发短路试验时对应内绕组的辐向应力值(即每一项突发短路试验过程中最后一次突发短路试验施加的短路试验电流K'*I^* _sc产生的对应内绕组的辐向应力值)，包括A相中压绕组的辐向应力值σ_A-MV、B相中压绕组的辐向应力值σ_B-MV、C相中压绕组的辐向应力值σ_C-MV、A相低压绕组的辐向应力值σ_A-LV、B相低压绕组的辐向应力值σ_B-LV和C相低压绕组的辐向应力值σ_C-LV；

S104-2.根据步骤S101中形成的多组对比项目，在实际应力值的作用下，按照各关键因素进行横向与纵向对比的方式比较各内绕组的辐向应力值，从而形成对比表格，详见下述表2：

表2 对比表格

通过表2可以看出，针对导线类型，可以对比σ_A-MV和σ_A-LV，也可以对比σ_C-MV和σ_C-LV，还可对比σ_B-MV和σ_C-MV，这三组对比结果互为补充；针对导线厚度，可以对比σ_B-MV和σ_C-MV，也可对比σ_B-LV和σ_C-LV，这两组对比结果互为补充；针对绕组内支撑数量，可以对比σ_A-MV和σ_C-MV，也可对比σ_A-LV和σ_C-LV，还可对比σ_A-LV和σ_B-MV，这三组对比结果互为补充；

S104-3.根据对比结果的差异总结影响辐向失稳的关键因素在绕组抗短路能力方面的作用，换言之，根据对比结果得出哪项或哪几项关键因素在绕组抗短路能力方面的作用较为突出，而哪项或哪几项关键因素在绕组抗短路能力方面的作用较小。

下面通过一个实际的例子描述本发明所述研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法。

如图3所示，所述试验方法包括如下步骤S201至S216。

S201.真型模型的设计与制造；

S202.试验前准备，包括获取基准冲击电流I^* _sc；

S203.第一次调波试验，结束后需测量阻抗值X*₀；

S204.A柱HV-LV试验，即A相高低压运行试验；

S205.第二次调波试验，结束后需测量阻抗值X*₀；

S206.B柱HV-LV试验，即B相高低压运行试验；

S207.第三次调波试验，结束后需测量阻抗值X*₀；

S208.C柱HV-LV试验，即C相高低压运行试验；

S209.第四次调波试验，结束后需测量阻抗值X*₀；

S210.A柱HV-MV试验，即A相高中压运行试验；

S211.第五次调波试验，结束后需测量阻抗值X*₀；

S212.B柱HV-MV试验，即B相高中压运行试验；

S213.第六次调波试验，结束后需测量阻抗值X*₀；

S214.C柱HV-MV试验，即C相高中压运行试验；

S215.解体检查，包括解体变压器，并在绕组变形或失稳形式与预估形式一致时获取整个研究性突发短路试验结束后各内绕组的辐向应力值，然后按照变压器各内绕组的关键因素的不同参数比较各内绕组的辐向应力值；

S216.总结影响因素，即根据步骤S215得到的对比结果的差异，总结影响辐向失稳的关键因素在绕组抗短路能力方面的作用。

上述步骤S203、S205、S207、S209、S211和S213中的各项调波试验依次与步骤S204、S206、S208、S210、S212和S214中的各项突发短路试验相对应，且对于S204、S206、S208、S210、S212和S214中的每一项突发短路试验，均包括如下步骤S301至S314。

S301.K＝90％；

S302.K*I^* _sc电流试验第1次，即初次突发短路试验需施加K*I^* _sc的短路试验电流；

S303.测量阻抗值X*₁；

S304.判断阻抗值X*₁是否合格，若判断合格，则执行步骤S305，否则，执行步骤S313；

S305.K*I^* _sc电流试验第2次，即第2次突发短路试验同样施加K*I^* _sc的短路试验电流；

S306.测量阻抗值X*₂；

S307.判断阻抗值X*₂是否合格，若判断合格，则执行步骤S308，否则，执行步骤S313；

S308.K*I^* _sc电流试验第3次，即第3次突发短路试验同样施加K*I^* _sc的短路试验电流；

S309.测量阻抗值X*₃；

S310.判断阻抗值X*₂是否合格，若判断合格，则执行步骤S311，否则，执行步骤S313；

S311.K＝K+5％；

S312.判断K是否不超过115％，如是，返回步骤S302，如否，执行步骤S313；

S313.K'＝K；

S314.此项突发短路试验结束。

可见，上述步骤S301至S314所执行的一项突发短路试验的过程中，每隔三次突发短路试验就以基准冲击电流I^* _sc为基础按照5％的比例逐步增加施加的短路试验电流。

实施例2：

如图4所示，本实施例提供一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验装置，包括：

真型模型的设计与制造单元100，用于提取影响绕组辐向失稳的关键因素，并分别为变压器各内绕组的关键因素设置不同参数，而为其他非关键因素设置相同参数，从而完成预设的辐向失稳关键因素在不同参数下的真型模型的设计与制造；

基准冲击电流获取单元200，用于分别预估抗短路变压器各内绕组的短路电流耐受能力，以得到各自对应的短路耐受电流值，并定义此电流值为基准冲击电流I^* _sc；

研究性突发短路试验单元300，用于对制造的真型模型进行研究性突发短路试验，直至试验结束；

辐向应力值获取与比较单元400，解体变压器后，若绕组变形或失稳形式与预估形式一致，则用于获取整个研究性突发短路试验结束后各内绕组的辐向应力值，并按照变压器各内绕组的关键因素的不同参数比较各内绕组的辐向应力值；

结果单元500，用于根据所述对比结果的差异总结影响辐向失稳的关键因素在绕组抗短路能力方面的作用。

本实施例中，所述真型模型为三相三绕组变压器；所述内绕组包括低压绕组和中压绕组。

真型模型的设计与制造单元100具体用于：

针对每一关键因素，在其他关键因素的参数不变的前提下，分别从横向与纵向的角度对比各内绕组的本关键因素的不同参数以形成多组对比项目，用以分析各关键因素在不受到其他关键因素影响时对试验的影响。

其中，影响绕组辐向失稳的关键因素包括导线类型、导线厚度和绕组内支撑数量。

所述研究性突发短路试验单元300包括依次运行的六个突发短路试验子单元，分别为第一至第六突发短路试验子单元301至306，其中第一突发短路试验子单元301用于完成A相高低压运行试验，第二突发短路试验子单元302用于完成B相高低压运行试验，第三突发短路试验子单元303用于完成C相高低压运行试验，第四突发短路试验子单元304用于完成A相高中压运行试验，第五突发短路试验子单元305用于完成B相高中压运行试验，第六突发短路试验子单元306用于完成C相高中压运行试验。

每个突发短路试验子单元均需完成多次突发短路试验，且对于每个突发短路试验子单元而言，其初次突发短路试验需施加K*I^* _sc的短路试验电流并测量对应的阻抗值，其中0.5<K≤1，然后每进行一次突发短路试验都逐步增加施加的短路试验电流，或者每隔Y次突发短路试验逐步增加施加的短路试验电流，其中1≤Y≤5且Y为固定值或变化值，并测量对应的阻抗值，直至阻抗不合格，或者施加的短路试验电流与基准冲击电流I^* _sc的比值超过预设值，则该突发短路试验子单元的试验工作结束，并记录该突发短路试验子单元最后一次施加的短路试验电流值K'*I^* _sc，其中0<K'<2。

具体地，对于每个突发短路试验子单元而言，判断阻抗不合格的条件为：阻抗的绝对变化率Δ₁不小于0.8％，或者阻抗的相对变化率Δ₂不小于0.3％；所述预设值为1.15。

所述辐向应力值获取与比较单元400具体用于：

获取每一个突发短路试验子单元的试验过程中最后一次突发短路试验施加的短路试验电流产生的对应内绕组的辐向应力值；

按照所述多组对比项目比较各内绕组的辐向应力值。

本实施例所述装置与实施例1所述方法中的相关特征可以相互参考，不再赘述。

综上所述，本发明针对现有技术在变压器抗短路能力研究方面存在的问题，即现有突发短路试验受试验条件的限制，在试验费用和试验环境等方面的要求都非常高，电力变压器抗短路能力很难通过现有试验手段直接进行研究，在此背景下提出了研究研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法和试验装置，通过有限的模型完成了多项关键因素(不限于实施例中提及的三项关键因素)的研究，还提出了在每一项突发短路试验的过程中增加施加的短路试验电流的方法和结束该项突发短路试验的判据，为变压器真型模型突发短路的试验研究提供了高效的研究方案。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

提取影响绕组辐向失稳的关键因素，并分别为变压器各内绕组的关键因素设置不同参数，而为其他非关键因素设置相同参数，从而完成预设的辐向失稳关键因素在不同参数下的真型模型的设计与制造；其中，分别为变压器各内绕组的关键因素设置不同参数的步骤具体为：针对每一关键因素，在其他关键因素的参数不变的前提下，分别从横向与纵向的角度对比各内绕组的本关键因素的不同参数以形成多组对比项目，用以分析各关键因素在不受到其他关键因素影响时对试验的影响；

分别预估抗短路变压器各内绕组的短路电流耐受能力，以得到各自对应的短路耐受电流值，并定义此电流值为基准冲击电流I^* _sc；

对制造的真型模型进行研究性突发短路试验，直至试验结束；

解体变压器，若绕组变形或失稳形式与预估形式一致，则获取整个研究性突发短路试验结束后各内绕组的辐向应力值，并按照变压器各内绕组的关键因素的不同参数比较各内绕组的辐向应力值，然后根据对比结果的差异总结影响辐向失稳的关键因素在绕组抗短路能力方面的作用，具体为根据对比结果得出哪项或哪几项关键因素在绕组抗短路能力方面的作用较为突出，而哪项或哪几项关键因素在绕组抗短路能力方面的作用较小。

2.根据权利要求1所述的试验方法，其特征在于，

所述真型模型为三相三绕组变压器；所述内绕组包括低压绕组和中压绕组。

3.根据权利要求2所述的试验方法，其特征在于，影响绕组辐向失稳的关键因素包括导线类型、导线厚度和绕组内支撑数量。

4.根据权利要求2所述的试验方法，其特征在于，所述研究性突发短路试验包括六项突发短路试验，并按如下顺序进行：A相高低压运行试验、B相高低压运行试验、C相高低压运行试验、A相高中压运行试验、B相高中压运行试验以及C相高中压运行试验。

5.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，所述对制造的真型模型进行研究性突发短路试验，直至试验结束的步骤具体为：

每一项突发短路试验均包括多次突发短路试验，且对于每一项突发短路试验而言，其初次突发短路试验需施加K*I^* _sc的短路试验电流并测量对应的阻抗值，其中0.5<K≤1，然后每进行一次突发短路试验都逐步增加施加的短路试验电流，或者每隔Y次突发短路试验逐步增加施加的短路试验电流，其中1≤Y≤5且Y为固定值或变化值，并测量对应的阻抗值，直至阻抗不合格，或者施加的短路试验电流与基准冲击电流I^* _sc的比值超过预设值，则该项突发短路试验结束，并记录该项突发短路试验最后一次施加的短路试验电流值K'*I^* _sc，其中0<K'<2。

6.根据权利要求5所述的试验方法，其特征在于，对于每一项突发短路试验而言，判断阻抗不合格的条件为：阻抗的绝对变化率Δ₁不小于0.8％，或者阻抗的相对变化率Δ₂不小于0.3％；所述预设值为1.15。

7.根据权利要求5所述的试验方法，其特征在于，所述获取整个研究性突发短路试验结束后各内绕组的辐向应力值，并按照变压器各内绕组的关键因素的不同参数比较各内绕组的辐向应力值的步骤具体为：

获取每一项突发短路试验过程中最后一次突发短路试验施加的短路试验电流产生的对应内绕组的辐向应力值；

按照所述多组对比项目比较各内绕组的辐向应力值。

8.一种研究电力变压器短路辐向失稳关键因素的试验装置，其特征在于，包括：

真型模型的设计与制造单元，用于提取影响绕组辐向失稳的关键因素，并分别为变压器各内绕组的关键因素设置不同参数，而为其他非关键因素设置相同参数，从而完成预设的辐向失稳关键因素在不同参数下的真型模型的设计与制造；其中，分别为变压器各内绕组的关键因素设置不同参数，而为其他非关键因素设置相同参数具体为：针对每一关键因素，在其他关键因素的参数不变的前提下，分别从横向与纵向的角度对比各内绕组的本关键因素的不同参数以形成多组对比项目，用以分析各关键因素在不受到其他关键因素影响时对试验的影响；

基准冲击电流获取单元，用于分别预估抗短路变压器各内绕组的短路电流耐受能力，以得到各自对应的短路耐受电流值，并定义此电流值为基准冲击电流I^* _sc；

研究性突发短路试验单元，用于对制造的真型模型进行研究性突发短路试验，直至试验结束；

辐向应力值获取与比较单元，解体变压器后，若绕组变形或失稳形式与预估形式一致，则用于获取整个研究性突发短路试验结束后各内绕组的辐向应力值，并按照变压器各内绕组的关键因素的不同参数比较各内绕组的辐向应力值；

结果单元，用于根据所述辐向应力值获取与比较单元的对比结果的差异总结影响辐向失稳的关键因素在绕组抗短路能力方面的作用，具体为根据对比结果得出哪项或哪几项关键因素在绕组抗短路能力方面的作用较为突出，而哪项或哪几项关键因素在绕组抗短路能力方面的作用较小。

9.根据权利要求8所述的试验装置，其特征在于，

所述真型模型为三相三绕组变压器；所述内绕组包括低压绕组和中压绕组。

10.根据权利要求9所述的试验装置，其特征在于，影响绕组辐向失稳的关键因素包括导线类型、导线厚度和绕组内支撑数量。

11.根据权利要求9所述的试验装置，其特征在于，所述研究性突发短路试验单元包括依次运行的六个突发短路试验子单元，分别为第一至第六突发短路试验子单元，其中第一突发短路试验子单元用于完成A相高低压运行试验，第二突发短路试验子单元用于完成B相高低压运行试验，第三突发短路试验子单元用于完成C相高低压运行试验，第四突发短路试验子单元用于完成A相高中压运行试验，第五突发短路试验子单元用于完成B相高中压运行试验，第六突发短路试验子单元用于完成C相高中压运行试验。

12.根据权利要求11所述的试验装置，其特征在于，每个突发短路试验子单元均需完成多次突发短路试验，且对于每个突发短路试验子单元而言，其初次突发短路试验需施加K*I^* _sc的短路试验电流并测量对应的阻抗值，其中0.5<K≤1，然后每进行一次突发短路试验都逐步增加施加的短路试验电流，或者每隔Y次突发短路试验逐步增加施加的短路试验电流，其中1≤Y≤5且Y为固定值或变化值，并测量对应的阻抗值，直至阻抗不合格，或者施加的短路试验电流与基准冲击电流I^* _sc的比值超过预设值，则该突发短路试验子单元的试验工作结束，并记录该突发短路试验子单元最后一次施加的短路试验电流值K'*I^* _sc，其中0<K'<2。

13.根据权利要求12所述的试验装置，其特征在于，对于每个突发短路试验子单元而言，判断阻抗不合格的条件为：阻抗的绝对变化率Δ₁不小于0.8％，或者阻抗的相对变化率Δ₂不小于0.3％；所述预设值为1.15。

14.根据权利要求12所述的试验装置，其特征在于，所述辐向应力值获取与比较单元具体用于：

获取每一个突发短路试验子单元的试验过程中最后一次突发短路试验施加的短路试验电流产生的对应内绕组的辐向应力值；

按照所述多组对比项目比较各内绕组的辐向应力值。

Images