CN204595118U - 一种具备电力变压器故障模拟功能的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具备电力变压器故障模拟功能的试验装置，包括电力变压器、与电力变压器相配合的伸缩探测机构、第一线圈绕组、电流监测器、电压监测器和温度监测器；伸缩探测机构包括至少一伸缩臂和至少一与电力变压器相配合的金属探针；每一伸缩臂的一端均固定于电力变压器外部油箱的外侧壁上，另一端均与相应的一金属探针相固定；第一线圈绕组设于电力变压器内部，并与电流监测器及电压监测器相串接；温度监测器设置于电力变压器外部的壳体上。实施本实用新型，具有电力变压器常规的过热故障模拟、绝缘故障模拟和机械故障模拟功能，从而为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供参考。

Description

一种具备电力变压器故障模拟功能的试验装置

技术领域

本实用新型涉及电力变压器故障处理技术领域，尤其涉及一种具备电力变压器故障模拟功能的试验装置。

背景技术

电力变压器广泛应用于电力领域中，其安全运行性能将直接关系到整个电网运行的可靠性和稳定性，一旦电力变压器发生故障，则对电网安全运行带来严重的影响，尤其是大型电力变压器，由于价格昂贵且结构复杂，导致检修周期长、检修成本高等问题出现，从而给国民经济带来巨大损失。

电力变压器的故障类型有很多，包括：一、在运行中产生局部放电及局部过热等问题的过热故障；二、由于设备内部产生放电效应及本身绝缘材料裂化分解等导致设备绝缘性能恶化的绝缘故障；三、由于设计、制造、工艺、运输、安装、原材料等方面造成变压器损坏的机械故障。

由于近年来电力变压器突发短路冲击后损坏几率大增，已占全部损坏事故的40%以上，因此电力变压器经受突发短路事故状况的判断及投运时间和成本的评估，成为决策者首要决策的问题。现有技术中，电力变压器一旦发生突发短路事故后，需组织各方面专家分析事故成因，进一步的确定试验方法，并根据试验结果继续分析或追加试验，其缺点在于：不适合当前电网停电时间限制，对于故障排查的可靠性较低以及故障响应速度较慢等。

综上所述，在电力变压器运行维护的过程中，进行变压器故障监测与应对策略的意义十分重大。因此亟需根据上述故障的监测试验要求，提供一种具有变压器故障模拟功能的试验装置，用于模拟电力变压器的过热故障、绝缘故障和机械故障，为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供参考。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种具备电力变压器故障模拟功能的试验装置，具有电力变压器常规的过热故障模拟、绝缘故障模拟和机械故障模拟功能，从而为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供参考。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种具备电力变压器故障模拟功能的试验装置，所述试验装置包括电力变压器、与所述电力变压器相配合的伸缩探测机构、第一线圈绕组、电流监测器、电压监测器和温度监测器；其中，

所述伸缩探测机构包括至少一伸缩臂和至少一与所述电力变压器相配合的金属探针；其中，每一伸缩臂的一端均固定于所述电力变压器外部油箱的外侧壁上，另一端均与相应的一金属探针相固定；

所述第一线圈绕组设置于所述电力变压器内部，并与所述电流监测器及所述电压监测器相串接；

所述温度监测器设置于所述电力变压器外部的壳体上。

其中，所述试验装置还包括用于控制所述第一线圈绕组电流通断的控制开关，所述控制开关设置于所述电力变压器外部，且与所述第一线圈绕组、电流监测器及电压监测器三者相串接。

其中，所述电流监测器及所述电压监测器均有两个；两个所述电流监测器及两个所述电压监测器与所述第一线圈绕组、所述控制开关相串接成一回路；其中，

一电流监测器及一电压监测器均设置于所述电力变压器内部，且均位于所述第一线圈绕组的一侧；

另一电流监测器及另一电压监测器均设置于所述电力变压器外部，且均位于所述第一线圈绕组的另一侧。

其中，所述试验装置还包括脉冲电流局部放电监测器、超声波局部放电监测器和特高频局部放电监测器之其中一种或多种；其中，

所述脉冲电流局部放电监测器设置于所述电力变压器外部的壳体上，且所述第一线圈绕组位于所述电力变压器内部的一端相连；

所述超声波局部放电监测器设置于所述电力变压器外部的壳体上；

所述特高频局部放电监测器设置于所述电力变压器外部的壳体上。

其中，所述试验装置还包括用于模拟受短路冲击力后线圈呈报废状的第二线圈绕组和用于模拟受短路冲击力后线圈呈变形可用状的第三线圈绕组；其中，

所述第二线圈绕组与所述第三线圈绕组均设置于所述电力变压器内部，且均与所述第一线圈绕组相并联；

所述控制开关的一端串接有位于所述电力变压器外部的电流监测器及电压监测器，另一端可在所述第一线圈绕组、第二线圈绕组及第三线圈绕组三者之间实现单一切换。

其中，所述试验装置还包括振动监测器和用于实现通过调整所述电力变压器零部件紧固状态来模拟高噪声运行的第一通孔；其中，所述振动监测器与所述第一通孔均设置于所述电力变压器外部的壳体上。

其中，所述电力变压器零部件包括铁芯和夹件。

其中，所述试验装置还包括高压套管，所述高压套管套接于所述控制开关的外表面上。

其中，所述试验装置还包括低压套管，所述低压套管套接于所述伸缩臂位于所述电力变压器外部部分的外表面上。

其中，所述电力变压器的外部壳体上还设有第二通孔。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

1、在本实用新型实施例中，由于试验装置可采用伸缩臂控制金属探针探测温度，且通过对电力变压器进行升温试验，并开启温度监测器、电压监测器及电流监测器进行监测，从而使得该试验装置具有电力变压器常规的过热故障模拟功能，为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供参考；

2、在本实用新型实施例中，由于试验装置可通过伸缩臂控制金属探针认为模拟电力变压器绝缘故障，并通过脉冲电流局部放电监测器、超声波局部放电监测器和特高频局部放电监测器之其中一种或多种进行试验和测量，从而使得该试验装置具有电力变压器的绝缘故障模拟功能，为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供进一步的参考；

3、在本实用新型实施例中，由于试验装置可通过控制开关在第一至第三线圈绕组中进行单一切换，并进行通电测验，从而使得该试验装置具有电力变压器的机械故障模拟功能，为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供更进一步的参考；

4、在本实用新型实施例中，由于试验装置可通过第一通孔调整电力变压器零部件紧固状态来模拟高噪声运行，从而使得该试验装置具有电力变压器的高噪声运行模拟功能，为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供更进一步的参考。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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实用新型的一些实施例，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，根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。

图1为本实用新型实施例提供的具备电力变压器故障模拟功能的试验装置的内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的具备电力变压器故障模拟功能的试验装置的故障模型的状态结构示意图；

图中，1-电力变压器，2-伸缩探测机构，21-伸缩臂，22-金属探针，3-第一线圈绕组，4-电流监测器，5-电压监测器，6-温度监测器，7-控制开关，8-脉冲电流局部放电监测器，9-超声波局部放电监测器，10-特高频局部放电监测器，11-第二线圈绕组，12-第三线圈绕组，13-振动监测器，14-第一通孔，15-高压套管，16-低压套管，17-第二通孔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

如图1所示，为本实用新型实施例中提供的一种具备电力变压器故障模拟功能的试验装置，所述试验装置包括电力变压器1、与电力变压器1相配合的伸缩探测机构2、第一线圈绕组3、电流监测器4、电压监测器5和温度监测器6；其中，

伸缩探测机构2包括至少一伸缩臂21和至少一与电力变压器1相配合的金属探针22；其中，每一伸缩臂21的一端均固定于电力变压器1外部油箱（未图示）的外侧壁上，另一端均与相应的一金属探针22相固定；

第一线圈绕组3设置于电力变压器1内部，并与电流监测器4及电压监测器5相串接；

温度监测器6设置于电力变压器1外部的壳体上。

应当说明的是，本实用新型实施例中采用的电力变压器1为单相变压器，且与常规的电力变压器具有一定的区别。同时，第一线圈绕组3可通过外部的电压源（未图示）来实现通电或断电，从而产生不同热量的变化，并分别通过电流监测器4、电压监测器5及温度监测器6来进行电流、电压及温度的监测和测量。

应当说明的是，通过伸缩臂21控制金属探针22与电力变压器1的配合，可实现不同故障模型的模拟，如将伸缩臂21缩短至油箱处，通过对电力变压器1进行负载温升试验，实现模拟电力变压器1常规的过热故障；通过伸缩臂21调整金属探针22与电力变压器1器身距离，实现人为的设定电力变压器1常规的绝缘故障。其中，金属探针22的形状包括针板、楔形等。

为了便于通过控制第一线圈绕组3通电时间和发热效果，实现更好的模拟电力变压器1的过热故障，因此试验装置还包括用于控制第一线圈绕组3电流通断的控制开关7，控制开关7设置于电力变压器1外部，且与第一线圈绕组3、电流监测器4及电压监测器5三者相串接。

为了更进一步的对第一线圈绕组3的电压及电流监测，因此电流监测器4及电压监测器5均有两个；两个电流监测器4及两个电压监测器5与第一线圈绕组3、所述控制开关7相串接成一回路；其中，

一电流监测器4及一电压监测器5均设置于电力变压器1内部，且均位于第一线圈绕组3的一侧；另一电流监测器4及另一电压监测器5均设置于电力变压器1外部，且均位于第一线圈绕组3的另一侧，这样就能够对第一线圈绕组3两端的电压及电流都能进行监测，从而可进一步的提高模拟精度，达到模拟环境与实际故障环境相贴近的效果。

为了能够实现对电力变压器1在模拟绝缘故障时产生局部放电状况进行监测与测量的目的，因此试验装置还包括脉冲电流局部放电监测器8、超声波局部放电监测器9和特高频局部放电监测器10之其中一种或多种；其中，

脉冲电流局部放电监测器8设置于电力变压器1外部的壳体上，且第一线圈绕组3位于电力变压器1内部的一端相连；

超声波局部放电监测器9设置于电力变压器1外部的壳体上；

特高频局部放电监测器10设置于电力变压器1外部的壳体上。

应当说明的是，伸缩探测机构2的数量应与电力变压器1上采用局部放电监测器的数量相等，即一套伸缩探测机构2对应一个局部放电监测器，金属探针22的形状也与当前选择的局部放电监测装置相关。

作为一个例子，伸缩探测机构2设有三套，分别对应脉冲电流局部放电监测器8、超声波局部放电监测器9和特高频局部放电监测器10，每一套伸缩探测机构2中金属探针22的形状可以不相同。

为了能够实现模拟电力变压器1不同机械故障状况的目的，因此试验装置还包括用于模拟受短路冲击力后线圈呈报废状的第二线圈绕组11和用于模拟受短路冲击力后线圈呈变形可用状的第三线圈绕组12；其中，

第二线圈绕组11与第三线圈绕组12均设置于电力变压器1内部，且均与第一线圈绕组3相并联；

控制开关7的一端串接有位于电力变压器1外部的电流监测器4及电压监测器5，另一端可在第一线圈绕组3、第二线圈绕组11及第三线圈绕组12三者之间实现单一切换；此时，控制开关7可通过选择不同的线圈绕组来实现不同工况的故障模型，如切换至第一线圈绕组3时，为正常工况；切换至第二线圈绕组11时，为严重故障工况；切换至第三线圈绕组12时，为一般故障工况。

为了能够实现对电力变压器1在模拟高噪声运行时调整噪声源，以及对噪声源进行噪声监测及测量的目的，因此试验装置还包括振动监测器13和用于通过调整电力变压器1零部件紧固状态来实现模拟高噪声运行的第一通孔14；其中，振动监测器13与第一通孔14均设置于电力变压器1外部的壳体上；电力变压器1零部件包括铁芯和夹件。

应当说明的是，电力变压器1零部件紧固状态的调整可以通过松动或拧紧零部件上的螺丝来实现，振动监测器13对电力变压器1高噪声进行监测和测量。

为了实现控制开关7的安全性、可靠性以及防水防尘的目的，因此试验装置还包括高压套管15，高压套管15套接于控制开关7的外表面上。

为了实现伸缩臂21的安全性、可靠性以及防水防尘的目的，因此试验装置还包括低压套管16，低压套管16套接于伸缩臂21位于电力变压器1外部部分的外表面上。

更进一步的，电力变压器1的外部壳体上还设有第二通孔17，通过该第二通孔17可对电力变压器1状态进行监察。

本实用新型实施例中的具备电力变压器故障模拟功能的试验装置工作原理为：

（1）模拟过热故障。将电力变压器1外部控制开关7投切至第一线圈绕组3处，伸缩臂21收至油箱处，对电力变压器1进行负载温升试验，同时开启电流监测器4、电压监测器5及温度监测器6。由于本实用新型实施例中的电力变压器1器身绝缘件耐热等级低，因此在温升试验过程中会出现绝缘件过热现象，从而模拟出电力变压器1过热故障，并通过电流监测器4、电压监测器5及温度监测器6分别对电力变压器1的电流、电压及温度进行监测和测量。

（2）模拟绝缘故障。将电力变压器1外部控制开关7投切至第一线圈绕组3处，根据需要模拟的放电类型选择相对应的金属探针22与伸缩臂21，此时，伸缩臂21在油箱外部进行操作，通过伸缩臂21控制金属探针22伸至电力变压器1器身表面，此刻相当于电力变压器1器身绝缘损坏，电力变压器1因此产生了相对应的局部放电，从而模拟出电力变压器1绝缘故障，并通过脉冲电流局部放电监测器8、超声波局部放电监测器9和特高频局部放电监测器10来对局部放电进行监测和测量。

（3）模拟机械故障。将电力变压器1外部控制开关7投切至第二线圈绕组11处，模拟出受到短路冲击力后，造成线圈报废时的严重故障情况，并通电进行监测和测量；或将电力变压器1外部控制开关7投切至第三线圈绕组12处，模拟出受到短路冲击力后，造成线圈变形但未报废时的一般故障情况，并通电进行监测和测量。

（4）模拟高噪声故障。通过第一通孔14对电力变压器1零部件上的螺丝进行调整，如铁心、夹件等相关部件，从而模拟电力变压器1高噪声运行，并通过振动监测器13对噪声进行监测和测量。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

1、在本实用新型实施例中，由于试验装置可采用伸缩臂控制金属探针探测温度，且通过对电力变压器进行升温试验，并开启温度监测器、电压监测器及电流监测器进行监测，从而使得该试验装置具有电力变压器常规的过热故障模拟功能，为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供参考；

2、在本实用新型实施例中，由于试验装置可通过伸缩臂控制金属探针认为模拟电力变压器绝缘故障，并通过脉冲电流局部放电监测器、超声波局部放电监测器和特高频局部放电监测器之其中一种或多种进行试验和测量，从而使得该试验装置具有电力变压器的绝缘故障模拟功能，为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供进一步的参考；

3、在本实用新型实施例中，由于试验装置可通过控制开关在第一至第三线圈绕组中进行单一切换，并进行通电测验，从而使得该试验装置具有电力变压器的机械故障模拟功能，为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供更进一步的参考；

4、在本实用新型实施例中，由于试验装置可通过第一通孔调整电力变压器零部件紧固状态来模拟高噪声运行，从而使得该试验装置具有电力变压器的高噪声运行模拟功能，为开展电力变压器状态评估及诊断分析研究提供更进一步的参考。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种具备电力变压器故障模拟功能的试验装置，其特征在于，所述试验装置包括电力变压器（1）、与所述电力变压器（1）相配合的伸缩探测机构（2）、第一线圈绕组（3）、电流监测器（4）、电压监测器（5）和温度监测器（6）；其中，

所述伸缩探测机构（2）包括至少一伸缩臂（21）和至少一与所述电力变压器（1）相配合的金属探针（22）；其中，每一伸缩臂（21）的一端均固定于所述电力变压器（1）外部油箱的外侧壁上，另一端均与相应的一金属探针（22）相固定；

所述第一线圈绕组（3）设置于所述电力变压器（1）内部，并与所述电流监测器（4）及所述电压监测器（5）相串接；

所述温度监测器（6）设置于所述电力变压器（1）外部的壳体上。

2.如权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括用于控制所述第一线圈绕组（3）电流通断的控制开关（7），所述控制开关（7）设置于所述电力变压器（1）外部，且与所述第一线圈绕组（3）、电流监测器（4）及电压监测器（5）三者相串接。

3.如权利要求2所述的试验装置，其特征在于，所述电流监测器（4）及所述电压监测器（5）均有两个；两个所述电流监测器（4）及两个所述电压监测器（5）与所述第一线圈绕组（3）、所述控制开关（7）相串接成一回路；其中，

一电流监测器（4）及一电压监测器（5）均设置于所述电力变压器（1）内部，且均位于所述第一线圈绕组（3）的一侧；

另一电流监测器（4）及另一电压监测器（5）均设置于所述电力变压器（1）外部，且均位于所述第一线圈绕组（3）的另一侧。

4.如权利要求3所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括脉冲电流局部放电监测器（8）、超声波局部放电监测器（9）和特高频局部放电监测器（10）之其中一种或多种；其中，

所述脉冲电流局部放电监测器（8）设置于所述电力变压器（1）外部的壳体上，且与所述第一线圈绕组（3）位于所述电力变压器（1）内部的一端相连；

所述超声波局部放电监测器（9）设置于所述电力变压器（1）外部的壳体上；

所述特高频局部放电监测器（10）设置于所述电力变压器（1）外部的壳体上。

5.如权利要求4所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括用于模拟受短路冲击力后线圈呈报废状的第二线圈绕组（11）和用于模拟受短路冲击力后线圈呈变形可用状的第三线圈绕组（12）；其中，

所述第二线圈绕组（11）与所述第三线圈绕组（12）均设置于所述电力变压器（1）内部，且均与所述第一线圈绕组（3）相并联；

所述控制开关（7）的一端串接有位于所述电力变压器（1）外部的电流监测器（4）及电压监测器（5），另一端可在所述第一线圈绕组（3）、第二线圈绕组（11）及第三线圈绕组（12）三者之间实现单一切换。

6.如权利要求5所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括振动监测器（13）和用于实现通过调整所述电力变压器（1）零部件紧固状态来模拟高噪声运行的第一通孔（14）；其中，所述振动监测器（13）与所述第一通孔（14）均设置于所述电力变压器（1）外部的壳体上。

7.如权利要求6中所述的试验装置，其特征在于，所述电力变压器（1）零部件包括铁芯和夹件。

8.如权利要求7中所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括高压套管（15），所述高压套管（15）套接于所述控制开关（7）的外表面上。

9.如权利要求8中所述的试验装置，其特征在于，所述试验装置还包括低压套管（16），所述低压套管（16）套接于所述伸缩臂（21）位于所述电力变压器（1）外部部分的外表面上。

10.如权利要求9中所述的试验装置，其特征在于，所述电力变压器（1）的外部壳体上还设有第二通孔（17）。