CN115372731A - 一种所用变低压侧空载冲击试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种所用变低压侧空载冲击试验系统，包括：低压主回路模块，用于实现外部电源或电源模块与所用变的低压侧的连接；延迟通断模块，用于实现低压主回路模块的延时启动；电流测量模块，用于获取三相电流信号；电压测量模块，用于获取三相电压信号；保护控制模块，用于控制试验进程，并根据电流、电压信号判断所用变状态，在不合格情况下断开低压主回路模块；电源模块，为系统提供低压交流电源。本发明能够全面考核新投运所用变的绝缘性能和机械强度，主动降低不合格所用变在试验过程中的损伤，自主判断所用变不合格类型。能够大幅降低所用变空载冲击试验的倒闸操作量和作业风险值，大幅提高设备、电网和人身安全。

Description

一种所用变低压侧空载冲击试验系统

技术领域

本发明涉及变电站内所用变空载冲击试验技术领域，特别涉及一种所用变低压侧空载冲击试验系统。

背景技术

所用变是变电站内一类重要的降压变压器，提供变电站内的生活、生产用电，为站内的设备提供交流电，为直流系统充电。一旦所用变出现故障，就可能导致站内设备无法操作，主变冷却器无法散热，在电力系统发生异常时，进一步扩大事故，造成大面积停电。

在有两台及以上主变压器的变电站中,一般装设两台容量相同可互为备用的所用变,分别接自主变圧器最低电压级不同段母线，每台容量按全站负荷确定。若变电站外具备一个可靠的低压电源时，亦可装设一台所用变引入外部电源作为备用。

为提升电力系统供电可靠性，保障变电站内低压用电正常，老旧所用变需要进行更换增容工作。在一台新的所用变安装完成后正式投入运行前，空载冲击试验是验证其功能是否正常，确保设备正常投运的必要手段。

因为所用变在空载状态下投切，有可能产生操作过电压。在电力系统中性点不接地或经消弧线圈接地时，过电压幅值可达4～4.5倍相电压；在中性点直接接地时，可达3倍相电压。因此，所用变空载冲击试验有助于检查绝缘强度能否承受全电压或操作过电压，检查所用变绝缘是否有薄弱点，以保证今后运行更安全。

带电投入空载所用变时，会产生励磁涌流，其值可达6～8倍额定电流。励磁涌流开始衰减较快，一般经0.5～1秒即减到0.25～0.5倍额定电流值，但全部衰减时间较长。由于励磁涌流产生很大的电动力，因此，所用变空载冲击试验可以考核其机械强度。

长期以来，所用变空载冲击试验采用从高压侧加压的传统思路，即断开低压侧出线总开关，合闸高压侧的开关，使变压器全压(额定电压)空载运行。但高压侧加压直接从高压母线取电，如果所用变试验出现异常情况，故障就会向高压母线及相连线路传播。因此在进行所用变高压侧空载冲击试验时，还需改变系统运行方式，将取电母线上所有负荷转供，母分开关改为运行状态。

采取高压侧加压的所用变空载冲击试验系统电压高、风险大，需要倒闸操作配合，增加设备负担，给设备和电网的安全运行都带来风险，给运维和检修人员造成工作负担和操作风险，且对于异常情况无法提供足够的保护。因此，亟需一种新的测试系统，来避免改变所用变高压侧系统运行方式，避免冲击试验结果异常对人员造成伤害，从而减少因改变系统运行方式带来的操作量，降低操作风险，保障电网、设备和人身的安全。

发明内容

针对现有技术操作风险较大，安全性较低的问题，本发明提供了一种所用变低压侧空载冲击试验系统，基于变压器电磁感应对称性原理，利用低压主回路模块对所用变低压侧施加工作电压，开展空载冲击电压试验；利用延时通断模块，保障实验人员有足够的时间与加压设备保持安全距离；利用保护控制模块，控制试验进程，并对采集到的电压、电流信号进行分析，判断所用变状态，并在不合格情况下切断电源。

以下是本发明的技术方案。

一种所用变低压侧空载冲击试验系统，包括：

低压主回路模块，用于实现外部电源或电源模块与所用变的低压侧的连接；

延迟通断模块，用于实现低压主回路模块的延时启动；

电流测量模块，用于获取三相电流信号；

电压测量模块，用于获取三相电压信号；

保护控制模块，用于控制试验进程，并根据电流、电压信号判断所用变状态，并在不合格情况下断开低压主回路模块；

电源模块，为系统提供低压交流电源。

作为优选，所述低压主回路模块包括：低压进线端子、微型断路器、交流接触器常开主接点、低压出线端子；所述低压进线端子采用三相四线制接线方式，第四线为零线，用于接地保护；低压出线端子采用三相三线制接线；微型断路器、交流接触器常开主接点串联在低压进线端子和低压进线端子之间；同时微型断路器接收保护控制模块信号以控制通断，交流接触器常开主接点接收延迟通断模块信号以控制通断；只有当微型断路器与交流接触器常开主接点同时闭合，低压主回路模块导通，低压交流电源才会向所用变低压侧加压。

作为优选，所述延迟通断模块用于：在被触发后开始计时，并在预设时间后发出闭合信号，所述闭合信号用于控制低压主回路模块的交流接触器常开主接点进行闭合，其中所述预设时间自行设置。

作为优选，所述低压主回路模块在收到保护控制模块闭合信号与延迟通断模块的闭合信号后，微型断路器与交流接触器常开主接点依次闭合，将电源模块输出的低压交流电源接入所用变低压侧，进行空载冲击试验。

作为优选，所述电压测量模块用于在加压过程中，采集低压侧三相电压值，并将数据导入保护控制模块。

作为优选，电流测量模块用于在加压过程中，采集低压侧三相电流值，并将数据导入保护控制模块，

作为优选，所述保护控制模块，用于输出信号控制低压主回路模块中的微型断路器通断状态，触发延迟通断模块；并对电压测量模块与电流测量模块反馈的三相电压、电流信号进行分析，在所用变不合格情况下向微型断路器发出跳闸命令。

作为优选，所述保护控制模块对电压测量模块与电流测量模块反馈的三相电压、电流信号进行分析，包括：根据采集到的三相电压电流信号判断所用变状态，分析所用变性能变化趋势，判断所用变不合格类型。

本发明的实质性效果包括：应用于变电站所用变更换后的空载冲击试验，能够全面考核新投运所用变的绝缘性能和机械强度，主动降低不合格所用变在试验过程中的损伤，自主判断所用变不合格类型。同时相比于传统的经过空母线对所用变高压侧施加电压进行空载冲击试验，本发明的应用能够大幅降低所用变空载冲击试验的倒闸操作量和作业风险值，大幅提高设备、电网和人身安全。

所用变绝缘性能不合格或机械强度不达标时，传统方法会跳开高压侧开关(主变低压侧开关)、母分开关，容易扩大事故影响。而所提系统只需跳开低压侧内空开，甚至通过保护控制模块的计算早一步切断低压主回路，大大较少跳闸范围，提高电网运行稳定性。

具备延时保护功能，先接通延迟通断模块中的小电流回路，经设定延迟后再接通低压主回路模块中的大电流回路，为试验人员预留移动到安全位置的时间，能够预防不合格所用变在加压瞬间可能对现场人员造成的人身伤害。

电压测量模块与电流测量模块实时测量，保护控制模块实时监视三相电压、电流信号，在出现异常信号时快速主动保护空载冲击试验中人身与设备安全，同时可在所用变不合格情况下给出初步分析，便于检修人员快速锁定故障位置，确定故障原因。

附图说明

图1是本发明实施例的系统构成图；

图2是本发明实施例的应用场景中典型站用电交流系统示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例，对本技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“包含A、B和C”、“包含A、B、C”是指A、B、C三者都包含，“包含A、B或C”是指包含A、B、C三者之一，“包含A、B和/或C”是指包含A、B、C三者中任1个或任2个或3个。

下面以具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例：

如图1所示，是一种所用变低压侧空载冲击试验系统，包括：

低压主回路模块，用于实现外部电源或电源模块与所用变的低压侧的连接；

延迟通断模块，用于实现低压主回路模块的延时启动，

电流测量模块，用于获取三相电流信号；

电压测量模块，用于获取三相电压信号；

保护控制模块，用于控制试验进程，并根据电流、电压信号判断所用变是否合格，在不合格情况下断开低压主回路模块；

电源模块，为系统提供低压交流电源。

其中，低压主回路模块包括：低压进线端子、微型断路器、交流接触器常开主接点、低压出线端子；所述低压进线端子采用三相四线制接线方式，第四线为零线，用于接地保护；低压出线端子采用三相三线制接线；微型断路器、交流接触器常开主接点串联在低压进线端子和低压进线端子之间；同时微型断路器接收保护控制模块信号以控制通断控制试验进程，并；只有当微型断路器与交流接触器常开主接点同时闭合，低压主回路模块导通，低压交流电源才会向所用变低压侧加压。

低压主回路模块在收到保护控制模块闭合信号与延迟通断模块的闭合信号后，微型断路器与交流接触器常开主接点依次闭合，将电源模块输出的低压交流电源接入所用变低压侧，进行空载冲击试验。

延迟通断模块用于：在被触发后开始计时，并在预设时间后发出闭合信号，所述闭合信号用于控制低压主回路模块的交流接触器常开主接点进行闭合，其中所述预设时间自行设置。

电压测量模块用于在加压过程中，采集低压侧三相电压值，并将数据导入保护控制模块。电流测量模块用于在加压过程中，采集低压侧三相电流值，并将数据导入保护控制模块，保护控制模块可输出信号控制低压主回路模块中的微型断路器通断状态，触发延迟通断模块；并可对电压测量模块与电流测量模块反馈的三相电压、电流信号进行分析，在不合格情况下向微型断路器发出跳闸命令，识别设备状态与变化趋势，判断所用变是否合格，给出所用变不合格类型的初步分析结果。

本实施例所述的系统在使用时，检查待测所用变高压侧开路、试验接线正确无误后，保护控制模块依次向低压主回路模块的微型断路器以及延时通断模块的空气开关发出合闸指令。经过设定延时后，低压主回路模块中的交流接触器常开主接点闭合，将电源模块输出的低压工作电压接入所用变低压侧，可对所用变进行空载冲击试验。加压过程中，电压测量模块采集低压侧三相电压值，电流测量模块采集低压侧三相电流值，数据导入保护控制模块，用以判断所用变状态，分析所用变性能变化趋势，主动降低不合格所用变在试验过程中的损伤，自主判断所用变不合格类型。

对于一个典型变电站站用电交流系统(如图2所示)中的#2所用变进行空载冲击试验，传统措施是采取对#2所用变高压侧加压，这需要改变系统运行方式，将II段母线上所有负荷转供，母分开关改为运行状态。此时II段母线由I段母线通过母分开关送电带运行电压，同时需将#2所用变开关柜内闸刀小车推至工作位置，#2所用变低压侧进线开关断开，低压交流I、II段母线均由#1所用变供电。加压时，若#2所用变存在异常，所用变高压侧跳闸，即跳开母分开关，II段母线失电。

采用本发明所述的具备延迟保护功能的所用变低压侧空载冲击试验系统，可以更方便地开展所用变空载冲击试验，同时为人员和设备提供更充分的保护，在异常控制和分析方面，也能起到一定的作用。

在所用变正常情况时的操作如下：

1)试验开始前，检查设备状态，所用变开关柜内闸刀小车应拉至检修或试验位置，断开所用变高压侧与母线的连接；

2)合上#2所用变低压侧出线开关，断开#2所用变低压侧进线开关(所用电屏柜内)，此时低压交流I、II段母线均由#1所用变供电；

3)将电源模块接至低压主回路模块进线端子接口，启动电源模块提供380V三相交流电压；

4)检查试验接线正确无误后，在控制保护模块上进行系统启动，依次向低压主回路模块的微型断路器以及延时通断模块的空气开关发出合闸指令，经过设定的延时后，主回路自动接通，实现所用变低压侧加压；

5)电压测量模块和电流测量模块，实时采集加压过程中所用变低压侧电压和电流，控制保护模块实时监测设备状态，同时检查高压带电显示器状态。

6)持续加压60秒，若无异常信号，表明空载低压冲击试验测试结果良好，所用电绝缘性能和机械强度足够。

7)在控制保护模块上进行系统退出，向低压主回路模块的微型断路器发出分闸指令，微型断路器跳闸。关闭电源模块，拆除试验接线，整理数据。

在所用变异常情况时的操作如下：

1)试验开始前，检查设备状态，所用变开关柜内闸刀小车应拉至检修或试验位置，断开所用变高压侧与母线的连接；

2)合上#2所用变低压侧出线开关，断开#2所用变低压侧进线开关(所用电屏柜内)，此时低压交流I、II段母线均由#1所用变供电；

3)将电源模块接至低压主回路模块进线端子接口，启动电源模块提供380V三相交流电压；

4)检查试验接线正确无误后，在控制保护模块上进行系统启动，依次向低压主回路模块的微型断路器以及延时通断模块的空气开关发出合闸指令，经过设定的延时后，主回路自动接通，实现所用变低压侧加压；

5)电压测量模块和电流测量模块，实时采集加压过程中所用变低压侧电压和电流，控制保护模块实时监测设备状态，同时检查高压带电显示器状态。

6)持续加压60秒，出现异常情况，保护控制模块立即向主回路微型断路器输出跳闸信号，断低压回路(或者关闭电源模块)，快速隔离故障；

7)控制保护模块输出异常电压、电流数据，并给出不合格类型与故障原因的初步判断。

8)关闭电源模块，拆除试验接线，整理数据，分析问题，进一步寻找故障原因。

本发明提出的一种所用变低压侧空载冲击试验系统，能够全面考核新投运所用变的绝缘性能和机械强度，主动降低不合格所用变在试验过程中的损伤，自主判断所用变不合格类型。同时相比于传统的经过空母线对所用变高压侧施加电压进行空载冲击试验，本发明的应用能够大幅降低所用变空载冲击试验的倒闸操作量和作业风险值，大幅提高设备、电网和人身安全。

通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将具体装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的结构和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的关于结构的实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个结构，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，结构或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上内容，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种所用变低压侧空载冲击试验系统，其特征在于，包括：

低压主回路模块，用于实现外部电源或电源模块与所用变的低压侧的连接；

延迟通断模块，用于实现低压主回路模块的延时启动；

电流测量模块，用于获取三相电流信号；

电压测量模块，用于获取三相电压信号；

保护控制模块，用于控制试验进程，并根据电流、电压信号判断所用变状态，在不合格情况下断开低压主回路模块；

电源模块，为系统提供低压交流电源。

2.根据权利要求1所述的一种所用变低压侧空载冲击试验系统，其特征在于，所述低压主回路模块包括：低压进线端子、微型断路器、交流接触器常开主接点、低压出线端子；所述低压进线端子采用三相四线制接线方式，第四线为零线，用于接地保护；低压出线端子采用三相三线制接线；微型断路器、交流接触器常开主接点串联在低压进线端子和低压进线端子之间；同时微型断路器接收保护控制模块信号以控制通断，交流接触器常开主接点接收延迟通断模块信号以控制通断；只有当微型断路器与交流接触器常开主接点同时闭合，低压主回路模块导通，低压交流电源才会向所用变低压侧加压。

3.根据权利要求1所述的一种所用变低压侧空载冲击试验系统，其特征在于，所述延迟通断模块用于：在被触发后开始计时，并在预设时间后发出闭合信号，所述闭合信号用于控制低压主回路模块的交流接触器常开主接点进行闭合，其中所述预设时间自行设置。

4.根据权利要求2所述的一种所用变低压侧空载冲击试验系统，其特征在于，所述低压主回路模块在收到保护控制模块闭合信号与延迟通断模块的闭合信号后，微型断路器与交流接触器常开主接点依次闭合，将电源模块输出的低压交流电源接入所用变低压侧，进行空载冲击试验。

5.根据权利要求1所述的一种所用变低压侧空载冲击试验系统，其特征在于，所述电压测量模块用于在加压过程中，采集低压侧三相电压值，并将数据导入保护控制模块。

6.根据权利要求1所述的一种所用变低压侧空载冲击试验系统，其特征在于，电流测量模块用于在加压过程中，采集低压侧三相电流值，并将数据导入保护控制模块。

7.根据权利要求1所述的一种所用变低压侧空载冲击试验系统，其特征在于，所述保护控制模块用于输出信号控制低压主回路模块中的微型断路器通断状态，触发延迟通断模块；并对电压测量模块与电流测量模块反馈的三相电压、电流信号进行分析，在所用变不合格情况下向微型断路器发出跳闸命令。

8.根据权利要求7所述的一种所用变低压侧空载冲击试验系统，其特征在于，所述保护控制模块对电压测量模块与电流测量模块反馈的三相电压、电流信号进行分析，包括：根据采集到的三相电压电流信号判断所用变状态，分析所用变性能变化趋势，判断所用变不合格类型。

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