CN110767052A - 变压器故障模拟装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种变压器故障模拟装置，包括三相变压器以及切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6。切换开关S1串联在三相变压器的一次侧绕组A的第一接线柱和分接头之间。切换开关S2串联在三相变压器的一次侧绕组B的第一接线柱和分接头之间。切换开关S3串联在三相变压器的一次侧绕组C的第一接线柱和分接头之间。切换开关S4串联在三相变压器的二次侧绕组a的第一接线柱和分接头之间。切换开关S5串联在三相变压器的二次侧绕组b的第一接线柱和分接头之间。切换开关S6串联在三相变压器的二次侧绕组c的第一接线柱和分接头之间。各切换开关分别用于模拟各绕组的相匝间短路故障。提高了变压器故障模拟效率。

Description

变压器故障模拟装置

技术领域

本申请涉及电气设备技术领域，特别是涉及一种变压器故障模拟装置。

背景技术

随着供电技术的发展，在配电网中，变压器仍是昂贵且重要的设备之一。变压器在整个电力系统中起着承上启下的作用，如出现故障将会导致大面积且长时间的停电，严重影响供电可靠性。变压器在运行过程中，因高电压以及周围环境的作用会发生各种典型故障，例如绝缘损坏、匝间短路或接地等故障。通过对变压器进行试验，观察变压器特征参数的变化，可以判断变压器的故障类型，进而为制定抢修措施提供依据。

在电力系统中，关于变压器的故障判别方面的相关试验和培训，传统的故障辨识方式是对变压器试验原理进行理论讲解教学，或者是对正常的变压器(或已故障的变压器)进行实操试验，再结合理论教学。然而，在实现过程中，发明人发现前述传统的故障辨识方式，至少存在着变压器故障模拟效率较低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够大大提高变压器故障模拟效率的变压器故障模拟装置。

为了实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：

本发明实施例提供一种变压器故障模拟装置，包括三相变压器以及切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6，三相变压器的一次侧绕组之间为三角形连接，三相变压器的二次侧绕组之间为星形连接；

切换开关S1串联在三相变压器的一次侧绕组A的第一接线柱和分接头之间，切换开关S2串联在三相变压器的一次侧绕组B的第一接线柱和分接头之间，切换开关S3串联在三相变压器的一次侧绕组C的第一接线柱和分接头之间；

切换开关S4串联在三相变压器的二次侧绕组a的第一接线柱和分接头之间，切换开关S5串联在三相变压器的二次侧绕组b的第一接线柱和分接头之间，切换开关S6串联在三相变压器的二次侧绕组c的第一接线柱和分接头之间；

各切换开关分别用于模拟各绕组的相匝间短路故障。

在其中一个实施例中，上述的变压器故障模拟装置还包括切换开关S7，切换开关S7串联在三相变压器的任意一个一次侧绕组的第一接线柱，与三相变压器的任意一个同相二次侧绕组的第一接线柱之间，切换开关S7用于模拟三相变压器的任意一个一次侧绕组和任意一个二次侧绕组的相间短路故障。

在其中一个实施例中，切换开关S7的第一组接线端子串联在三相变压器的一次侧绕组A的第一接线柱，与三相变压器的二次侧绕组a的第一接线柱之间。

在其中一个实施例中，切换开关S7的第二组接线端子串联在三相变压器的一次侧绕组B的第一接线柱，与三相变压器的二次侧绕组b的第一接线柱之间。

在其中一个实施例中，上述的变压器故障模拟装置还包括切换开关S8，切换开关S8串联在三相变压器的任意一个一次侧绕组的第二接线柱，与三相变压器的任意另一个一次侧绕组的分接头之间；

切换开关S8用于模拟三相变压器的任意一个一次侧绕组与任意另一个一次侧绕组之间的相间短路故障。

在其中一个实施例中，切换开关S8的公共端子电连接三相变压器的一次侧绕组B的第二接线柱，切换开关S8的第一常开端子电连接三相变压器的一次侧绕组A的分接头，切换开关S8的第二常开端子电连接三相变压器的二次侧绕组C的分接头。

在其中一个实施例中，上述的变压器故障模拟装置还包括切换开关S9，切换开关S9的公共端接地，切换开关S9的其中一个常开端子电连接三相变压器的任意一个一次侧绕组或二次侧绕组的分接头；

切换开关S9用于模拟三相变压器的任意一个一次侧绕组或二次侧绕组的相接地故障。

在其中一个实施例中，切换开关S9的公共端接地，切换开关S9的第一常开端子电连接三相变压器的一次侧绕组C的分接头，切换开关S9的第二常开端子电连接三相变压器的二次侧绕组c的分接头。

在其中一个实施例中，上述的变压器故障模拟装置还包括切换开关S10，切换开关S10的公共端接地，切换开关S10的其中一个常开端子电连接三相变压器的任意一个二次侧绕组的第二接线柱；

切换开关S10用于模拟三相变压器的任意一个二次侧绕组的中性点开路故障。

在其中一个实施例中，上述的变压器故障模拟装置还包括安装面板和壳体，三相变压器、切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6分别装设在安装面板上；

安装面板用于固定并分别对三相变压器、切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6电气隔离；

壳体与安装面板机械连接，用于统一封装三相变压器、切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述变压器故障模拟装置，通过采用小型的三相变压器作为载体，通过切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6在三相变压器各绕组上的设置，从而可以通过分别控制各切换开关的开关状态，即可分别实现各绕组的相匝间短接，从而模拟三相变压器内部绕组的相匝间短路故障。变压器故障模拟装置的总重量低且携带方便，所能应用的培训场地不受变压器故障模拟装置的重量限制，典型的相匝间短路故障的模拟实现方便且操作简便，达到了大大提高变压器故障模拟效率的目的。

附图说明

图1为一个实施例中三相变压器的内部接线示意图；

图2为一个实施例中变压器故障模拟装置的第一电路结构示意图；

图3为一个实施例中变压器故障模拟装置的第二电路结构示意图；

图4为一个实施例中变压器故障模拟装置的第三电路结构示意图；

图5为一个实施例中变压器故障模拟装置的第四电路结构示意图；

图6为一个实施例中变压器故障模拟装置的第五电路结构示意图；

图7为一个实施例中变压器故障模拟装置的第六电路结构示意图；

图8为一个实施例中变压器故障模拟装置的第七电路结构示意图；

图9为一个实施例中变压器故障模拟装置的封装结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件，即也可以是间接连接到另一个元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在变压器的故障判别方面的相关试验和培训中，发明人经过实践研究发现：传统的故障辨识方式之一是对变压器试验原理进行理论讲解教学，然而这种方式一般是采用电气元件的通电、断电或接地等模拟变压器内部故障，而并非以真实的变压器为载体进行故障模拟，故障模拟较为抽象，无法诠释变压器内部故障的真实机理。而对正常的变压器(或已故障的变压器)进行实操试验，再结合理论教学的方式，则是采用退运的变压器或直接在变压器油中进行故障模拟。前述故障辨识方式均存在着明显的压器故障模拟效率较低的问题。为解决传统的故障辨识方式中所存在的前述缺陷，本发明实施例提供以下技术方案：

请参阅图1和图2，在一个实施例中，本发明提供一种变压器故障模拟装置100，包括三相变压器以及切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6。三相变压器的一次侧绕组之间为三角形连接。三相变压器的二次侧绕组之间为星形连接。切换开关S1串联在三相变压器的一次侧绕组A的第一接线柱和分接头之间。切换开关S2串联在三相变压器的一次侧绕组B的第一接线柱和分接头之间。切换开关S3串联在三相变压器的一次侧绕组C的第一接线柱和分接头之间。切换开关S4串联在三相变压器的二次侧绕组a的第一接线柱和分接头之间。切换开关S5串联在三相变压器的二次侧绕组b的第一接线柱和分接头之间。切换开关S6串联在三相变压器的二次侧绕组c的第一接线柱和分接头之间。各切换开关分别用于模拟各绕组的相匝间短路故障。

其中，三相变压器为本领域中已有的小型三相电变压器，例如500VA小型变压器或者额定容量更低的小型变压器。如图1所示的是三相变压器的内部接线示意图，n表示二次侧绕组的中性点。各切换开关均可以是同种类型的开关，例如但不限于三档首部拨动开关、三档按钮开关或者其他更多档位的开关。各切换开关中，也可以部分切换开关为某一种类型的开关，而另一部分则是另一种类型的开关，例如部分切换开关为双档首部拨动开关，而另一部分则是三档首部拨动开关。切换开关的具体选择可以根据实际应用中，对三相变压器所需模拟的典型故障而与各绕组接线的需要进行确定，只要能够满足各绕组的故障模拟所需的接线要求即可。

可以理解，对于三相变压器的任一绕组而言，当选定绕组其中一端引出的接线柱中的任一个作为第一接线柱时，该任一绕组的另一端引出的接线柱则相应确定为第二接线柱。相应的，从绕组两端之间的匝线上引出的中间接线柱则称为该绕组的分接头。为便于清楚说明本申请内容，如图1所示，将三相变压的一次三相绕组分别命名为一次侧绕组A、一次侧绕组B和一次侧绕组C，将三相变压的一次三相绕组分别命名为二次侧绕组a、二次侧绕组b和二次侧绕组c

具体的，对三相变压器正常上电后，当需要模拟三相变压器的一次侧绕组A发生相匝间短路故障时，只需将开路状态的切换开关S1切换至闭合状态，使得三相变压器的一次侧绕组A的第一接线柱和分接头之间短接即可。同理，当需要模拟三相变压器的一次侧绕组B发生相匝间短路故障时，只需将开路状态的切换开关S2切换至闭合状态，使得三相变压器的一次侧绕组B的第一接线柱和分接头之间短接即可。当需要模拟三相变压器的一次侧绕组C发生相匝间短路故障时，只需将开路状态的切换开关S3切换至闭合状态，使得三相变压器的一次侧绕组C的第一接线柱和分接头之间短接即可。对于三相变压器的二次侧绕组的相匝间短路故障的模拟，可以参照前述三相变压器的一次侧绕组的相匝间短路故障的模拟过程同理理解。通过上述各切换开关的设置以及与三相变压器的配合，可以高效实现三相变压器典型故障——相匝间短路的模拟，可有效诠释变压器内部故障的真实机理。

上述变压器故障模拟装置100，通过采用小型的三相变压器作为载体，通过切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6在三相变压器各绕组上的设置，从而可以通过分别控制各切换开关的开关状态，即可分别实现各绕组的相匝间短接，从而模拟三相变压器内部绕组的相匝间短路故障。变压器故障模拟装置的总重量低且携带方便，所能应用的培训场地不受变压器故障模拟装置的重量限制，典型的相匝间短路故障的模拟实现方便且操作简便，达到了大大提高变压器故障模拟效率的目的。

请参阅图3，在一个实施例中，上述的变压器故障模拟装置100还包括切换开关S7。切换开关S7串联在三相变压器的任意一个一次侧绕组的第一接线柱，与三相变压器的任意一个同相二次侧绕组的第一接线柱之间，切换开关S7用于模拟三相变压器的任意一个一次侧绕组和任意一个二次侧绕组的相间短路故障。

可以理解，切换开关S7也可以是但不限于三档首部拨动开关、三档按钮开关或者其他更多档位的开关，具体的开关类型选择可以根据实际应用中，为三模拟相变压器的相间短路这一典型故障而与各绕组接线的需要进行确定，只要能够满足各绕组的故障模拟所需的接线要求即可。相间短路故障例如Bb相间短路、Aa相间短路或者Cc相间短路。

具体的，切换开关S7串联的位置可以是三相变压器的任意一个一次侧绕组的第一接线柱，与三相变压器的任意一个同相二次侧绕组的第一接线柱之间，例如，可以将切换开关S7串联在三相变压器的一次侧绕组B的第一接线柱，与三相变压器的二次侧绕组b的第一接线柱之间。从而对三相变压器正常上电后，当需要模拟三相变压器的一次侧绕组B与同相的二次侧绕组b发生相间短路故障时，只需将开路状态的切换开关S7切换至闭合状态，使得三相变压器的一次侧绕组B与同相的二次侧绕组b之间短接即可。对于切换开关S7所串接的其他一次与二次侧相间位置时，以进行其他一次与二次侧相间短路故障的模拟可以同理理解。

通过上述切换开关S7的设置以及与三相变压器的配合，可以高效实现三相变压器典型故障——相间短路的模拟，可有效诠释变压器内部故障的真实机理。对变压器内部典型故障的模拟种类进一步增加，从而进一步提高了变压器故障模拟效率。

请参阅图4，在一个实施例中，切换开关S7的第一组接线端子串联在三相变压器的一次侧绕组A的第一接线柱，与三相变压器的二次侧绕组a的第一接线柱之间。

可以理解，切换开关S7至少包括一组接线端子，用于控制一个支路的通断。在本实施例中，可以将切换开关S7串联到一次侧绕组A的第一接线柱与二次侧绕组a的第一接线柱之间。如此，当三相变压器正常上电后，将开路状态(也即所在支路未被接通的状态)的切换开关S7切换至闭合状态，使得三相变压器的一次侧绕组A与同相的二次侧绕组a之间短接，即可模拟三相变压器的一次侧绕组A与同相的二次侧绕组a发生相间短路故障。

通过上述切换开关S7的具体设置，可以高效模拟三相变压器的一次侧绕组A与同相的二次侧绕组a发生相间短路故障。

在一个实施例中，如图4所示，切换开关S7的第二组接线端子串联在三相变压器的一次侧绕组B的第一接线柱，与三相变压器的二次侧绕组b的第一接线柱之间。

可以理解，切换开关S7具体可以包括两组接线端子，可分别用于控制两个不同支路的通断。在本实施例中，可以分别通过切换开关S7的第一组接线端子和第二组接线端子与三相变压器绕组的接线，将切换开关S7分别串联到一次侧绕组A的第一接线柱与二次侧绕组a的第一接线柱之间，以及一次侧绕组B的第一接线柱与二次侧绕组b的第一接线柱之间。

当三相变压器正常上电后，将切换开关S7开路状态的第一组接线端子切换至闭合状态，使得三相变压器的一次侧绕组A与同相的二次侧绕组a之间短接，即可模拟三相变压器的一次侧绕组A与同相的二次侧绕组a发生相间短路故障。断开第一组接线端子后，将切换开关S7开路状态的第二组接线端子切换至闭合状态，即可使得三相变压器的一次侧绕组B与同相的二次侧绕组b之间短接，即可模拟三相变压器的一次侧绕组B与同相的二次侧绕组b发生相间短路故障。

通过上述的切换开关S7的双路接入，可以同时支持对两个绕组的相间短路故障的模拟，进一步提高了变压器故障模拟效率。

在一个实施例中，当需要同时支持两个绕组的相间短路故障的模拟时，还可以选择具备三组或者更多组接线端子的切换开关S7，将切换开关S7的三组接线端子分别串联到一次侧绕组A的第一接线柱与二次侧绕组a的第一接线柱之间，一次侧绕组B的第一接线柱与二次侧绕组b的第一接线柱之间，以及一次侧绕组C的第一接线柱与二次侧绕组c的第一接线柱之间，通过分别选通各组接线端子，即可支持各绕组的相间短路故障的模拟。

请参阅图5，在一个实施例中，上述的变压器故障模拟装置100还包括切换开关S8。切换开关S8串联在三相变压器的任意一个一次侧绕组的第二接线柱，与三相变压器的任意另一个一次侧绕组的分接头之间。切换开关S8用于模拟三相变压器的任意一个一次侧绕组与任意另一个一次侧绕组之间的相间短路故障。

可以理解，切换开关S8也可以是但不限于三档首部拨动开关、三档按钮开关或者其他更多档位的开关，具体的开关类型选择可以根据实际应用中，为三模拟相变压器的一次侧相间短路这一典型故障而与各绕组接线的需要进行确定，只要能够满足各绕组的故障模拟所需的接线要求即可。本实施例中的相间短路故障例如BC相间短路、AB相间短路或者AC相间短路。

具体的，切换开关S8串联的位置可以是三相变压器的任意一个一次侧绕组的第二接线柱，与三相变压器的另一个一次侧绕组的分接头之间，例如，可以将切换开关S8串联在三相变压器的一次侧绕组B的第二接线柱，与三相变压器的一次侧绕组C的分接头之间。从而对三相变压器正常上电后，当需要模拟三相变压器的一次侧绕组B与一次侧绕组C发生相间短路故障时，只需将开路状态的切换开关S8切换至闭合状态，使得三相变压器的一次侧绕组B与一次侧绕组C的分接头之间短接即可。对于切换开关S8串接在其他一次侧绕组与另一个一次侧绕组的分接头之间时，以进行其他一次绕组与另一个一次侧绕组的相间短路故障的模拟，可以同理理解。

通过上述切换开关S8的设置以及与三相变压器的配合，可以高效实现三相变压器典型故障：一次侧的相间短路的模拟。可更有效诠释变压器内部故障的真实机理。对变压器内部典型故障的模拟种类进一步增加，从而进一步提高了变压器故障模拟效率。

请参阅图6，在一个实施例中，切换开关S8的公共端子电连接三相变压器的一次侧绕组B的第二接线柱。切换开关S8的第一常开端子电连接三相变压器的一次侧绕组A的分接头。切换开关S8的第二常开端子电连接三相变压器的二次侧绕组C的分接头。

可以理解，在本实施例中，切换开关S8为三档切换开关，例如三档首部拨动开关。可以将切换开关S8的公共端以及两个常开端子分别接入到各一次侧绕组中。当对三相变压器正常上电后，由于切换开关S8的公共端还未闭合到任一常开端子，因而三相变压器保持正常工作状态。当切换开关S8的公共端闭合到第一常开端子时，可以使得三相变压器的一次侧绕组B的第二接线柱与一次侧绕组A的分接头之间短接，从而模拟三相变压器的AB相间短路故障。相应的，当切换开关S8的公共端闭合到第二常开端子时，可以使得三相变压器的一次侧绕组B的第二接线柱与一次侧绕组C的分接头之间短接，从而模拟三相变压器的BC相间短路故障。

通过上述切换开关S8的设置，与三相变压器配合可以同时支持BC相间短路和AB相间短路两种一次侧的相间短路故障的模拟，从而进一步提高了变压器故障模拟效率。

请参阅图7，在一个实施例中，上述的变压器故障模拟装置100还包括切换开关S9。切换开关S9的公共端接地。切换开关S9的其中一个常开端子电连接三相变压器的任意一个一次侧绕组或二次侧绕组的分接头。切换开关S9用于模拟三相变压器的任意一个一次侧绕组或二次侧绕组的相接地故障。

可以理解，切换开关S9也可以是但不限于三档首部拨动开关、三档按钮开关或者其他更多档位的开关，具体的开关类型选择可以根据实际应用中，为三模拟相变压器的任一侧绕组接地这一典型故障而与各绕组接线的需要进行确定，只要能够满足各绕组的故障模拟所需的接线要求即可。本实施例中的相接地故障例如B相接地、A相接地、C相接地、a相接地、b相接地或者c相接地。

具体的，切换开关S9的其中一个常开端子接入的位置可以是三相变压器的任意一个一次侧绕组的分接头，也可以是三相变压器的任意一个二次侧绕组的分接头。例如，可以将切换开关S9其中一个常开端子接入到三相变压器的一次侧绕组B的分接头。从而对三相变压器正常上电后，当需要模拟三相变压器的一次侧绕组B的相接地故障时，只需将切换开关S9的公共端闭合至该其中一个常开端子，即可使得三相变压器的B相接地。对于切换开关S9的其中一个常开端子接入到其他一次侧绕组或者二次侧绕组的分接头，以进行其他一次绕组或二次侧绕组的相接故障的模拟，可以同理理解。

通过上述切换开关S9的设置以及与三相变压器的配合，可以高效实现三相变压器典型故障：相接地的模拟。可更有效诠释变压器内部故障的真实机理。对变压器内部典型故障的模拟种类更进一步增加，从而更进一步提高了变压器故障模拟效率。

在一个实施例中，如图7所示，切换开关S9的公共端接地。切换开关S9的第一常开端子电连接三相变压器的一次侧绕组C的分接头。切换开关S9的第二常开端子电连接三相变压器的二次侧绕组c的分接头。

可以理解，在本实施例中，切换开关S9为三档切换开关，例如三档首部拨动开关。可以将切换开关S9的公共端以及两个常开端子分别接入到一次侧绕组C的分接头以及二次侧绕组c的分接头。

具体的，当对三相变压器正常上电后，由于切换开关S9的公共端还未闭合到任一常开端子，因而三相变压器保持正常工作状态。当切换开关S8的公共端闭合到第一常开端子时，可以使得三相变压器的一次侧绕组C接地，从而模拟三相变压器的C相接地故障。相应的，当切换开关S9的公共端闭合到第二常开端子时，可以使得三相变压器的一次侧绕组c接地，从而模拟三相变压器的c相接地故障。

通过上述切换开关S9的设置，与三相变压器配合可以同时支持C相接地和c相接地两种典型的相接地故障的模拟，从而进一步提高了变压器故障模拟效率。

请参阅图8，在一个实施例中，上述的变压器故障模拟装置100还包括切换开关S10。切换开关S10的公共端接地。切换开关S10的其中一个常开端子电连接三相变压器的任意一个二次侧绕组的第二接线柱。切换开关S10用于模拟三相变压器的任意一个二次侧绕组的中性点开路故障。

可以理解，切换开关S10也可以是但不限于三档首部拨动开关、三档按钮开关或者其他更多档位的开关，具体的开关类型选择可以根据实际应用中，为三模拟相变压器的中性点开路这一典型故障而与各绕组接线的需要进行确定，只要能够满足各绕组的故障模拟所需的接线要求即可。

具体的，三相变压器的各二次侧绕组采用星形连接，因此，切换开关S10的其中一个常开端子电连接三相变压器的任意一个二次侧绕组的第二接线柱，也均是指切换开关S10的其中一个常开端子电连接三相变压器二次侧的中性点。当对三相变压器正常上电后，由于切换开关S10的公共端闭合到电连接二次侧的中性点的常开端子，三相变压器二次侧的中性点保持接地而处于正常工作状态。当切换开关S10的公共端断开电连接二次侧的中性点的常开端子时，可以使得三相变压器二次侧的中性点开路，从而模拟中性点开路故障。

通过上述切换开关S10的设置以及与三相变压器的配合，可以高效实现三相变压器典型故障：中性点开路的模拟。可更有效诠释变压器内部故障的真实机理。对变压器内部典型故障的模拟种类更进一步增加，从而更进一步提高了变压器故障模拟效率。

请参阅图9，在一个实施例中，上述的变压器故障模拟装置100还包括安装面板12和壳体14。三相变压器、切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6分别装设在安装面板12上。安装面板12用于固定并分别对三相变压器、切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6电气隔离。壳体14与安装面板12机械连接，用于统一封装三相变压器、切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6。

可以理解，安装面板12为绝缘面板，可以开设有多个相同尺寸或者不同尺寸的安装孔，用于安装三相变压器的各接线柱，以便在实际应用时便捷地为三相变压器接入外部供电源，以及方便使用外部的测试线(如短接线、接地线、放电插针等)配合变压器故障模拟装置100进行故障模拟与辨识，例如使用短接线短接任一侧绕组的任一接线柱，以进行常见的绝缘测试；又例如，使用放电插针与放电棒连接，对变压器故障模拟装置100进行放电。

安装面板12还用于分别安装各切换开关，以便使用者能够便捷地操作各切换开关的操作部，实现切换开关的开关状态切换操作。需要说明的是，在某些应用场景中，变压器故障模拟装置100至少可以同时设置有上述的切换开关S1至S10，各切换开关均可以安装到安装面板12上。三相变压器以及各切换开关可以采用限位槽卡接、导轨连接或螺钉连接等方式固定安装面板12上。安装面板12可以设置有多个绝缘隔离座122，用于分别隔离并固定三相变压器的各接线柱并提供各接线柱之间的绝缘隔离。安装面板12还可以设置有接线排，用于统一连接三相变压器的各接线柱。接线排、绝缘隔离座和安装面板12可以通过螺钉连接固定，以便实现接线排及其上连接的接线柱的拆卸。如图9所示，接线柱E表设置在示面板上的接地端子，用于引出变压器故障模拟装置100中公共地端。

壳体14可以是其中一个侧面可敞开的中空绝缘壳体14，安装面板12则可以固定在壳体14内部，或者可以用于充当壳体14的其中一个侧面(即用于封闭敞开的侧面)，从而与壳体14配合实现三相变压器以及各切换开关的统一封装。壳体14的形状可以是柱状、球状或者其他几何形状，具体可以根据三相变压器以及各切换开关的安装与防护、转场携带、测试时的接线、操作与放置需要等确定。壳体14可以是一体化成型的，也可以是由若干板材通过螺钉、高强度粘合剂或者焊接等方式组合构成的。壳体14可以是中空或者内部容置腔设置有分隔架(用于分隔、固定各部件)的壳体14，具体可以根据三相变压器以及各切换开关的安装固定需要进行确定。壳体14可以通过但不限于螺钉连接、卡接或者铰接与安装面板12机械连接。

通过上述安装面板12和壳体14的设置，三相变压器以及各切换开关通过安装面板12和壳体14集中承载和容置，便于实现三相变压器以及各切换开关与外部环境之间的电气隔离，提高变压器故障模拟装置100的结构可靠性和可维护性，且方便拆装和携带。

为便于理解上述实施例中的变压器故障模拟装置100，如图8所示，下面以采用一次侧额定电压660V、二次侧额定电压220V，额定频率50Hz、三相分离最高耐受500V直流电压及1A直流电试验的三相变压器，以及10个三档首部拨动开关组成的变压器故障模拟装置100为例：各三档首部拨动开关的具体接线可以参照上述各实施例的具体限定以及该类型开关的接线规则理解。

如表1所示的是各类故障的模拟过程中，各相应三档首部拨动开关的拨打位置示意，可以理解，上中下分别表示三档首部拨动开关的三种拨杆位置。

表1

切换开关S1：	切换开关S6：
		上：A相正常(660V)	上：c相正常(220V)
中：A相开路(660V)	中：c相开路(220V)
		下：A相匝间短路(380V)	下：c相匝间短路(110V)
切换开关S2：	切换开关S7：
		上：B相正常(660V)	上：Bb相间短路
中：B相开路(660V)	中：正常
		下：B相匝间短路(380V)	下：Aa相间短路
切换开关S3：	切换开关S8：
		上：C相正常(660V)	上：BC相间短路
中：C相开路(660V)	中：正常
		下：C相匝间短路(380V)	下：AB相间短
切换开关S4：	切换开关S9：
		上：a相正常(220V)	上：C相接地(380V)
中：a相开路(220V)	中：正常
		下：a相匝间短路(110V)	下：c相接地(110V)
切换开关S5：	切换开关S10：
		上：b相正常(220V)	上：中性点开路
中：b相开路(220V)	中：中性点开路
		下：b相匝间短路(110V)	下：中性点正常

正常运行状态模拟：切换开关S1拨至上、切换开关S2拨至上、切换开关S3拨至上、切换开关S4拨至上、切换开关S5拨至上、切换开关S6拨至上，模拟变压器一次侧电压为660V、二次侧电压为220V的正常运行状态。此时高对低对地主绝缘为无穷大，高压绕组直流电阻分别为：AC绕组直流电阻为49.84Ω、AB绕组直流电阻为50.10Ω和BC绕组直流电阻为49.61Ω；低压绕组直流电阻分别为：a绕组直流电阻为8.573Ω、b绕组直流电阻为8.520Ω和c绕组直流电阻为8.638Ω。

相间短路模拟：切换开关S1拨至上、切换开关S2拨至上、切换开关S3拨至上、切换开关S7拨至上(或拨至下)、切换开关S4拨至上、切换开关S5拨至上、切换开关S6拨至上，模拟变压器Bb(或Aa)相间短路，此时测得高对低主绝缘为0Ω。同理可模拟Cc相间短路。

绕组开路故障模拟：切换开关S1拨至上、切换开关S2拨至上、切换开关S3拨至上、切换开关S4保持中、切换开关S5拨至上、切换开关S6拨至上，模拟变压器低压侧a相绕组发生开路故障，此时a相测直阻时充不上电。同理可模拟A相、B相、C相、b相或c相绕组开路故障。

匝间短路模拟：切换开关S1拨至上、切换开关S2拨至上、切换开关S3拨至上、切换开关S4拨至下、切换开关S5拨至上、切换开关S6拨至上，模拟变压器低压侧a相发生匝间短路，此时测得a相直流电阻为6.78Ω，小于正常值8.173Ω，b相和c相直流电阻正常。同理可模拟A相、B相、C相、b相和c相匝间短路。

接地故障模拟：切换开关S1拨至上、切换开关S2拨至上、切换开关S3拨至上、切换开关S4拨至上、切换开关S5上、切换开关S6上、切换开关S9拨至上，模拟变压器高压侧C相发生接地故障，此时测得主绝缘为0Ω。同理可模拟A相、B相、a相、b相和c相接地故障。

上述示例中，通过10个三档首部拨动开关间的配合，控制三相变压器绕组的通断、短接或接地，可真实再现变压器绝缘损坏、相间短路、匝间短路、变比异常和接地等典型故障，并能在变压器故障模拟装置100上进行常见的绝缘电阻试验、直流电阻试验和变比试验等，故障类型判断较为方便。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可做出若干变形和改进，都属于本申请保护范围。因此本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种变压器故障模拟装置，其特征在于，包括三相变压器以及切换开关S1、切换开关S2、切换开关S3、切换开关S4、切换开关S5和切换开关S6，所述三相变压器的一次侧绕组之间为三角形连接，所述三相变压器的二次侧绕组之间为星形连接；

所述切换开关S1串联在所述三相变压器的一次侧绕组A的第一接线柱和分接头之间，所述切换开关S2串联在所述三相变压器的一次侧绕组B的第一接线柱和分接头之间，所述切换开关S3串联在所述三相变压器的一次侧绕组C的第一接线柱和分接头之间；

所述切换开关S4串联在所述三相变压器的二次侧绕组a的第一接线柱和分接头之间，所述切换开关S5串联在所述三相变压器的二次侧绕组b的第一接线柱和分接头之间，所述切换开关S6串联在所述三相变压器的二次侧绕组c的第一接线柱和分接头之间；

各所述切换开关分别用于模拟各所述绕组的相匝间短路故障。

2.根据权利要求1所述的变压器故障模拟装置，其特征在于，还包括切换开关S7，所述切换开关S7串联在所述三相变压器的任意一个一次侧绕组的第一接线柱，与所述三相变压器的任意一个同相二次侧绕组的第一接线柱之间，

所述切换开关S7用于模拟所述三相变压器的任意一个一次侧绕组和任意一个二次侧绕组的相间短路故障。

3.根据权利要求2所述的变压器故障模拟装置，其特征在于，所述切换开关S7的第一组接线端子串联在所述三相变压器的一次侧绕组A的第一接线柱，与所述三相变压器的二次侧绕组a的第一接线柱之间。

4.根据权利要求3所述的变压器故障模拟装置，其特征在于，所述切换开关S7的第二组接线端子串联在所述三相变压器的一次侧绕组B的第一接线柱，与所述三相变压器的二次侧绕组b的第一接线柱之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的变压器故障模拟装置，其特征在于，还包括切换开关S8，所述切换开关S8串联在所述三相变压器的任意一个一次侧绕组的第二接线柱，与所述三相变压器的任意另一个一次侧绕组的分接头之间；

所述切换开关S8用于模拟所述三相变压器的任意一个一次侧绕组与任意另一个一次侧绕组之间的相间短路故障。

6.根据权利要求5所述的变压器故障模拟装置，其特征在于，所述切换开关S8的公共端子电连接所述三相变压器的一次侧绕组B的第二接线柱，所述切换开关S8的第一常开端子电连接所述三相变压器的一次侧绕组A的分接头，所述切换开关S8的第二常开端子电连接所述三相变压器的二次侧绕组C的分接头。

7.根据权利要求1-4任一项所述的变压器故障模拟装置，其特征在于，还包括切换开关S9，所述切换开关S9的公共端接地，所述切换开关S9的其中一个常开端子电连接所述三相变压器的任意一个一次侧绕组或二次侧绕组的分接头；

所述切换开关S9用于模拟所述三相变压器的任意一个一次侧绕组或二次侧绕组的相接地故障。

8.根据权利要求7所述的变压器故障模拟装置，其特征在于，所述切换开关S9的公共端接地，所述切换开关S9的第一常开端子电连接所述三相变压器的一次侧绕组C的分接头，所述切换开关S9的第二常开端子电连接所述三相变压器的二次侧绕组c的分接头。

9.根据权利要求1-4任一项所述的变压器故障模拟装置，其特征在于，还包括切换开关S10，所述切换开关S10的公共端接地，所述切换开关S10的其中一个常开端子电连接所述三相变压器的任意一个二次侧绕组的第二接线柱；

所述切换开关S10用于模拟所述三相变压器的任意一个二次侧绕组的中性点开路故障。

10.根据权利要求1所述的变压器故障模拟装置，其特征在于，还包括安装面板和壳体，所述三相变压器、所述切换开关S1、所述切换开关S2、所述切换开关S3、所述切换开关S4、所述切换开关S5和所述切换开关S6分别装设在所述安装面板上；

所述安装面板用于固定并分别对所述三相变压器、所述切换开关S1、所述切换开关S2、所述切换开关S3、所述切换开关S4、所述切换开关S5和所述切换开关S6电气隔离；

所述壳体与所述安装面板机械连接，用于统一封装所述三相变压器、所述切换开关S1、所述切换开关S2、所述切换开关S3、所述切换开关S4、所述切换开关S5和所述切换开关S6。

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