CN113567891B - 一种变压器差动系统试验方法及试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变压器差动系统试验方法及试验装置，包括以下步骤：一种变压器差动系统试验方法，包括以下步骤：将变压器的二次侧短接，一次侧输入按照设定步长增加的三相交流电压，变压器的一次侧和二次侧产生三相电流；当三相电流的电流值达到第一设定值时，得到三相电流之间的相角；如果三相电流之间相角与三相交流电压的相角的差值在设定偏差范围内，则变压器的一次回路和二次回路接线正确，否则接线不正确，本发明的方法使用仪器少，操作简单，结果准确。

Description

一种变压器差动系统试验方法及试验装置

技术领域

本发明涉及电力实验设备技术领域，具体涉及一种变压器差动系统试验方法及试验装置。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

目前电气交接试验中，施工工期紧，调试量大，差动系统试验一直是电气交接试验的一个难点。差动试验主要目的是检查变压器一次侧和二次侧接线是否正确，变压器配套的电流互感器的二次线圈接线是否正确，目前的变压器差动系统实验采用变压器差动六角图法。

变压器差动的六角图法：使变压器带一定负荷，即变压器各侧均有一定的负荷电流，通过电流相位表测量各相电流相位角值，绘制成六角向量图，发明人发现，此种方法，负荷电流基本采用试验设备在二次回路施加，容易造成电流互感器极性接线的正确性做出错误判断，而且该试验方法需要进行复杂计算绘制六角向量图，方法繁琐。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种变压器差动系统试验方法，试验方法简单，能够保证正确性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种变压器差动系统试验方法，包括以下步骤：

将变压器的二次侧短接，一次侧输入按照设定步长增加的具有设定相角的三相交流电压；

当变压器的一次侧回路中的三相电流的电流值达到第一设定值时，得到三相电流的相角；

如果变压器一次侧三相电流相角的角度值与三相交流电压的相角的角度值差值在设定偏差范围内，则变压器的一次侧回路和二次侧回路接线正确，否则接线不正确。

可选的，所述第一设定值为8A-12A。

可选的，当变压器的一次侧输入三相电压达到设定电压值后，停止增加，确认变压器产生电流后继续增加三相电压直至变压器的三相电流达到第一设定值。

可选的，所述设定电压值为4V-6V。

可选的，变压器的三相电流值达到第二设定值时，停止电压输入，得到第一差动电流；

将电流互感器的二次线圈正负极对调后接入变压器电流回路中，对变压器一次侧输入按照设定步长增加三相电压，直到变压器的三相电流达到第二设定值，停止电压输入，得到第二差动电流；

比较第一差动电流和第二差动电流，其中较小值对应的电流互感器二次线圈接线的方法为正确的接线方法。

可选的，所述电流互感器的二次线圈正负极对调接入变压器电流回路的方法为：将电流互感器二次侧线圈初始接地的导线与变压器的差动保护装置连接，初始与差动保护装置连接的导线接地。

可选的，所述第二设定值为18A-22A。

可选的，所述设定步长为0.8V-1.2V。

可选的，输入的三相电压间的相角为120°，当变压器的三相电流达到第一设定值时，查看变压器的三相电流之间的相角是否为120°，如果三相电流之间的相角与120°的差值在设定范围内，则变压器的一次侧和二次侧接线正确。

第二方面，本发明的实施例提供了一种变压器差动系统试验方法的差动试验装置，包括并联设置的三相交流电流功放模块和三相交流电压功放模块，三相交流电流功放模块的输出端通过升流器与电流输出模块连接，三相交流电压功放模块的输出端通过变压器与电压输出模块连接。

本发明的有益效果：

本发明的变压器差动系统试验方法，只需要在变压器的一次侧施加设定的电压即可进行试验，通过读取相关电流参数即可对接线的正确性进行判断，无需绘制六角向量图，使用的试验设备少，操作简单，而且通过调节电压使试验电流达到可控状态，减免了复杂的试验计算，使试验更便捷，该试验方法可以100％排除变压器差动回路设计及接线错误。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例1电路连接示意图；

图2为本发明实施例1三相交流电压功放模块原理图；

图3为本发明实施例1三相交流电流功放模块原理图；

图4为本发明实施例2变压器差动试验接线图；

图5为本发明实施例2变压器的电流互感器差动回路接线图；

图6为采用本发明实施例1进行电流回路检查时电流互感器接线图；

图7为采用本发明实施例1进行电压回路检查时电压互感器接线图；

具体实施方式

实施例1

本实施例公开了一种差动试验装置，如图1所示，包括并联设置的三相交流电流功放模块及三相交流电压功放模块，所述三相交流电流功放模块及三相交流电压功放模块的三个输入端与开关连接，能够通过开关连接外部电源，所述三相交流电流功放模块的输出端通过升流器与电流输出模块的输入端连接，电流输出模块的输入端用于输出三相电流，所述三相交流电压功放模块的输出端通过变压器与电压输出模块的输入端连接，所述电压输出模块的输出端用于输出三相电压。

三相交流电流功放模块及三相交流电压功放模块均通过DAC与CPU连接。

三相交流电压功放模块的电路连接如图2所示，CPU控制DA输出电压信号，电压信号接到电压功放模块的输入端，电压功放模块输出幅值和输入的交流电压成正比，CPU不断检测输出端的电压值(进入ADC的电压需要端口电压进行分压，分压电阻为R1和R2)，并和设定的电压值进行比较，如果误差大于精度要求，则调整DA输出值，直到实际输出电压和设定电压幅值满足误差要求。

三相交流电流功放模块的电路连接如图3所示，CPU控制DA输出电压信号，电压信号接到电流功放的输入端，电流功放输出幅值和输入的小交流电压成正比，CPU通过输出端的采样电阻R1检测实际输出端的电流值，并和设定的电流值进行比较，如果误差大于精度要求，则调整DA输出值，直到实际输出电流值和设定电流幅值满足误差要求。

电压功放模块和电流功放模块均采用线性功放模块，模块接收DAC传输过来的模拟量信号，并按照一定比例放大，电压功放模块最高输出直流电压380V，电流功放模块最高输出直流电流50A，模块带有过载和过热报警信号，CPU在运行过程中时刻检测电压功放模块的工作状态，如果检测到过载和过热信号后，会立即停止测试，防止电压模块受到损坏。

线性功放内部由进口的超级电容器组以及晶闸管组成，控制主板采用工业集成处理板，数字电路采用先进的EFPG加DSP。

CPU采用STM32F407ZGT6，该处理器是意法半导体推出的基于CORTEX-M4内核的增强型处理器，该处理器资源丰富，主频168MHz，片上具有Flash 1MB、RAM192KB、14个定时器、4个通讯接口、3个SPI通讯接口、3个IIC通讯接口、4个USART(同步串口)、2个UART(异步串口)、2个USB通讯接口、2个CAN通讯接口、2个IIS音频通讯接口、1个SDIO通讯接口、以太网PHY。

DAC采用DAC7642，它负责接收CPU传过来的数字量，转换为模拟信号，DAC7642为16bit分辨率，建立时间10us，输出满量程为±2.5V。最大功耗4mW，工作范围-40℃～85℃，最重要的是该DAC为并行通信接口，这样会简化CPU与DAC直接的接口时序，提高数据传输速度。

实施例2：

本实施例公开了一种变压器差动系统试验方法，包括以下步骤：

步骤1：如图4所示，将实施例1所述的试验装置的电压输出模块的三个输出端口分别与变压器的一次侧的三个输入端口连接，将变压器的二次侧的三个输出端口短接。

步骤2：所述差动试验装置开机进入工作模式，对差动试验装置进行电压输出设定步长、幅值、最高电压保护进行设置，所述设定步长为0.8V-1.2V，优选为1V。将差动试验装置的三相电压幅值初始值为0V，设定步长为1V，相角为120°，即三相电压为：A相超前B相电压120°，B相超前C相电压120°，C相超前A相电压120°，其中120°即为三相电压的相角。

步骤3：将所述的差动试验装置与变压器的一次侧连接好后，检查变压器一次侧和二次侧接线是否牢靠，导线连接处不能有虚接的现象。

步骤4：确认变压器自带的差动保护装置在开机状态并完成精度试验，试验方法采用现有方法即可，在此不进行详细叙述。

步骤5：差动试验装置开始工作，通过变压器的一次侧向变压器输入三相电压，输入的三相电压按照设定步长逐步增大，当输出三相电压达到设定电压值后，暂停增加电压，本实施例中，所述设定电压值为5V，变压器内部的一次侧和二次侧会产生三相电流，通过变压器自带的差动保护装置的显示屏，能够观察到三相电流的幅值，确认有电流产生后，继续增大输出电压。

步骤6：观察差动保护装置的显示屏，当变压器的一次侧三相电流达到第一设定值时，停止电压输出，本实施例中，所述第一设定值为8A-12A，优选的为10A。

因为输入的三相电压间相角为120°，那么变压器产生的三相电流间的相角也应为120°，通过差动保护装置查看三相电流的相角，查看三相电流间的相角是否为120°，如果三相电流的相角与120°的偏差在设定偏差范围内，则可以判断变压器的一次回路和二次回路接线正确，本实施例中，所述设定偏差范围为5％，即三相电流相交与120°的差值同120°的比值小于5％，则判断变压器的一次回路和二次回路接线正确。

步骤7：继续增大变压器的输入三相电压，当变压器内产生的三相电流达到第二设定值时，停止电压输出，本实施例中，所述第二设定值为18A-22A，优选的为20A，通过差动保护装置读取变压器内第一差动电流的值。

步骤8：对变压器的输入电压变位0V，关闭差动试验装置，调换电流互感器的二次侧接线，即将电流互感器二次侧线圈初始接地的导线与变压器的差动保护装置连接，初始与差动保护装置连接的导线接地。具体的，如图5所示，把K1和K2二个导线互换位置)。对调方法把CT二次线圈K1上的导线拆除，接到K2接线端子上，把CT二次线圈K2上的导线拆除，接到K1接线端子上，2根导线互换位置。

步骤9：再次利用差动试验装置按照设定步长对变压器施加电压，直至变压器内产生的电流达到第二设定值即20A，通过差动保护装置读取变压器的第二差动电流的值。

将第一差动电流和第二差动电流进行比较，其中有个电流值接近为零，一个电流值是另一个电流值的数倍，电流值接近为零的电流互感器二次侧的接线方法为正确接线，即第一差动电流和第二差动电流中较小值对应的电流互感器二次侧接线的方法为正确的接线方法。

差动电流理论值为零，实际测量值会有漂移，对励磁电流和改变分接头等原因引起的差动电流，变压器差动保护一般不进行补偿，而采用差动保护动作门槛电流来克服，所以在接线正确情况下所以测得差动电流不会等于零。

通过K1和K2对调，得到2种接线方式，其中有一种接线方式的差动电流是另一种接线方式差动电流的几倍，具体数值由变压器的容量决定，差动电流小的接线方式为正确极性接线方式。

通过以上几个步骤的试验，目的是实现配电系统在无负荷状态下，安全、快捷的检查配电系统差动回路及差动保护装置，在设计和施工上面的缺陷是否存在问题，配电系统差动回路接线是否存在问题。差动保护系统试验难度非常大，对技术要求非常高，本实施例的差动系统试验装置可以安全、便捷的完成差动保护系统试验，并且可以100％查找出在设计和施工上面的缺陷及存在的问题，配电系统差动回路接线错误等情况。

采用实施例1所述的差动试验装置还能够进行电流、电压电力系统一次和二次的电流回路、电压回路的检查。电流回路检查要和电压回路的检查分开进行。

电流回路试验方法及接线如图6所示。包括以下步骤：

步骤1：差动试验装置的电流输出模块的输出端通过导线连接到被试验回路电流互感器(CT)的一次线圈L1。

步骤2：检查被试验回路一次侧和二次侧的接线是否牢靠，导线连接处不能有虚接现象，检查被试验回路上自带的继电保护装置在开机状态并完成精度试验。

步骤3：差动试验装置工作，对电流互感器输出三相电流，当三相电流达到设定电流值时，停止电流输出，此时设定电流值为50A，通过试验回路自带的继电保护装置显示屏和表计指示的电流互感器内的三相电流幅值，与差动试验装置输出的三相电流的幅值进行比对，如果两者偏差小于设定偏差范围，则被试验回路的一次回路和二次回路接线正确，本实施例中，设定偏差范围为5％。

电压回路试验方法及接线如图7所示。包括以下步骤：

步骤1：将差动试验装置的电压输出模块的输出端通过导线连接到被试验回路的电压互感器(PT)的二次线圈。

步骤2：检查被试验回路一次侧和二次侧接线要牢靠，导线连接处不能有虚接现象，检查被试验回路上自带的继电保护装置在开机状态并完成精度试验。

步骤3：检查一次回路及二次回路绝缘电阻是否合格。

步骤4：差动试验装置工作，被试验回路电压互感器(PT)一次线圈就会产生一个电压，当差动系统试验装置的电压输出三路电压达到57V时，停止电压输出，通过被试验回路自带的继电保护装置显示屏和表计，观察被试验回路一次回路电压幅值大小，与差动系统试验装置的电压输出A、B、C三路电压幅值进行对比，偏差小于5％判断为被试验回路一次回路和二次回路接线正确。

采用本实施例的差动试验装置，还能够进行低压马达保护器试验。

所述低压马达保护器试验包括电动机堵转功能实验，包括以下步骤：

步骤1：设定差动试验装置的最高输出电流值为堵转电流值。

步骤2：检查低压马达保护器堵转电流设定值是否正确。

步骤3：将差动试验装置的电流输出模块的输出端与低压马达保护器的进线侧通过导线连接，根据电流大小采用相应截面的导向，当试验电流超过50A时，需要外接升流器。

步骤4：差动试验装置输出三相电流，并逐步升高输出电流值，当到达设定的最高输出电流值即堵转电流值时停止输出电流，并开始计时，当低压马达保护器堵转功能动作停止后，显示动作时间，试验停止，输出电流回零。

电动机速断功能、电动机过负荷试验时接线采用单相电流，其他试验步骤和电动机堵转功能试验一样，在此不进行详细叙述。

电动机缺相试验接线时采用两相电流，其他步骤和电动机堵转功能实验一样，在此不进行详细叙述。

三相电流不平衡试验包括以下步骤：

步骤1：设定差动试验装置的最高输出电流值为电动机额定电流，电动机额定电流以电动机铭牌为准。

步骤2：接线采用三相电流，差动试验装置的电流输出模块的输出端接入低压马达保护器的电源进线侧，根据电流大小采用相应截面积导线，当试验电流超过50A时，需要外接升流器。

步骤3：差动试验装置向低压马达保护器输出三相电流，当三相电流达到电动机额定电流时，差动试验装置保持其中两相电流值不变，降低其中一相电流值为额定电流值的15％(大小可以在设置界面设定)，使三相电流间差值大于15％(三相电流不平衡整定值为15％)，使低压马达保护器三相电流不平衡功能动作后，试验停止电流输出，输出电流回零。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种变压器差动系统试验方法，包括以下步骤：

将变压器的二次侧短接，一次侧输入按照设定步长增加的具有设定相角的三相交流电压；

当变压器的一次侧回路中的三相电流的电流值达到第一设定值时，得到三相电流的相角；

如果变压器一次侧三相电流相角角度值与三相交流电压的相角的角度值差值在设定偏差范围内，则变压器的一次侧回路和二次侧回路接线正确，否则接线不正确。

2.如权利要求1所述的一种变压器差动系统试验方法，其特征在于，所述第一设定值为8A-12A。

3.如权利要求1所述的一种变压器差动系统试验方法，其特征在于，当变压器的一次侧输入三相电压达到设定电压值后，停止增加，确认变压器产生电流后继续增加三相电压直至变压器的三相电流达到第一设定值。

4.如权利要求3所述的一种变压器差动系统试验方法，其特征在于，所述设定电压值为4V-6V。

5.如权利要求1所述的一种变压器差动系统试验方法，其特征在于，变压器的三相电流值达到第二设定值时，停止电压输入，得到第一差动电流；

将电流互感器的二次线圈正负极对调后接入变压器电流回路中，对变压器一次侧输入按照设定步长增加三相电压，直到变压器的三相电流达到第二设定值，停止电压输入，得到第二差动电流；

比较第一差动电流和第二差动电流，其中较小值对应的电流互感器二次线圈接线的方法为正确的接线方法。

6.如权利要求5所述的一种变压器差动系统试验方法，其特征在于，所述电流互感器的二次线圈正负极对调接入变压器电流回路的方法为：将电流互感器二次侧线圈初始接地的导线与变压器的差动保护装置连接，初始与差动保护装置连接的导线接地。

7.如权利要求5所述的一种变压器差动系统试验方法，其特征在于，所述第二设定值为18A-22A。

8.如权利要求5所述的一种变压器差动系统试验方法，其特征在于，所述设定步长为0.8V-1.2V。

9.如权利要求5所述的一种变压器差动系统试验方法，其特征在于，输入的三相电压间的相角为120°，当变压器的三相电流达到第一设定值时，查看变压器的三相电流之间的相角是否为120°，如果三相电流之间的相角与120°的差值在设定范围内，则变压器的一次侧和二次侧接线正确。

10.基于权利要求1-9任一项所述的一种变压器差动系统试验方法的差动试验装置，其特征在于，包括并联设置的三相交流电流功放模块和三相交流电压功放模块，三相交流电流功放模块的输出端通过升流器与电流输出模块连接，三相交流电压功放模块的输出端通过变压器与电压输出模块连接。