CN209085791U - 变压器温升自动检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电器元件检测领域，更具体地说，涉及变压器温升自动检测系统，所述系统包括：控制单元、主要设备和短路设备；所述主要设备包括：直流电阻测试仪、功率分析仪、温度巡检仪和三相程控电源；所述短路设备、直流电阻测试仪、功率分析仪分别与被试变压器相连；所述三相程控电源与短路设备相连；所述控制单元分别与直流电阻测试仪、功率分析仪、温度巡检仪相连。本实用新型能提高变压器温升试验的自动化水平，提高温升试验结果的精确度，更好地促进变压器生产的发展。

Description

变压器温升自动检测系统

技术领域

本实用新型涉及电器元件检测领域，更具体地说，涉及变压器温升自动检测系统。

背景技术

温升试验是变压器的型式试验之一，是变压器所有型式试验和例行试验项目中所需要电源容量最大、占用时间最长的一项试验。温升试验的目的是检验规定状态下变压器绕组、铁芯和变压器油的温升；油箱、结构件、引线和套管以及引线和分接开关的连接处有无局部过热；确定变压器在工作运行状态及超铭牌负载运行状态下的热状态及其有关数据。温升试验的检测对变压器的质量和可靠性有着重要作用。但长期以来，温升试验都要靠手工进行测量，试验时间长，大型变压器的温升试验更是需要十几个小时甚至更长时间，试验过程相当单调枯燥，工作强度很大，容易使工作人员疲劳从而导致温升试验的结果准确性偏低。

目前国内的变压器生产中，绝大多数的试验都处于手工或半自动测量阶段，各项性能指标都由专用仪器进行测量，自动化水平较低。这样的实验手段带来了很多问题，首先，试验速度慢导致生产效率低下，进而直接导致产品没有市场竞争力；其次，人工或半人工的方式难免会带来误差，导致试验结果欠精确。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供变压器温升自动检测系统，其能提高变压器温升试验的自动化水平，提高温升试验结果的精确度，更好地促进变压器生产的发展。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一方面，构造变压器温升自动检测系统，包括：控制单元、主要设备和短路设备；所述主要设备包括：直流电阻测试仪、功率分析仪、温度巡检仪和三相程控电源；

所述短路设备、直流电阻测试仪、功率分析仪分别与被试变压器相连；

所述三相程控电源与短路设备相连；

所述控制单元分别与直流电阻测试仪、功率分析仪、温度巡检仪相连。

另一方面，构造变压器温升自动检测方法，包括：

将变压器温升自动检测系统与被试变压器连接并初始化；

利用变压器温升自动检测系统针对被试变压器分别进行如下测试：

冷态电阻测试；

变压器油升温测试；

热态电阻测试；

针对所述测试的测试结果进行升温计算。

本实用新型的有益效果在于：针对配电变压器温升试验存在的大量繁琐复杂的程序和人工接线拆线带来的不便，以及由此导致的生产效率低下、实验结果存在误差、精确度不够高等问题，提出了变压器温升自动检测系统。所述系统能接下达的设备检定任务，并实现全部试验项目的自动化控制测量。本实用新型按被试变压器相应规程规定的方式完成试验。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型系统的结构示意图；

图2是本实用新型系统中短路设备与被测变压器的接线图；

图3是本实用新型实施例中方法的流程示意图；

图4为本实用新型系统中功率分析仪与被测变压器的接线图；

图5为本实用新型系统中直流电阻测试仪的接线图。

图中：直流电阻测试仪1、功率分析仪2、温度巡检仪3、三相程控电源4、短路装置5、控制单元6、被试变压器7、二次切线装置8。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型所述的变压器温升自动检测系统，包括：控制单元6、主要设备和短路设备5；所述主要设备包括：直流电阻测试仪1、功率分析仪2、温度巡检仪3和三相程控电源4；

所述短路设备5、直流电阻测试仪1、功率分析仪2分别与被试变压器7 相连；

所述三相程控电源4与短路设备5相连；

所述控制单元6分别与直流电阻测试仪1、功率分析仪2、温度巡检仪3 相连。

温度巡检仪3主要是对几个地方的温度进行实时的监测和记录，包括油顶层温度、冷却装置进出口的温度以及环境温度等，其测量方式也不尽相同，通过不同的传感器与温度巡检仪相连，记录温度变化。

进一步地，如图2所示，所述短路设备5包括：辅助变压器9；

所述辅助变压器9的一侧线圈与三相程控电源4相连，另一侧线圈与被试变压器7的未短路侧线圈相连。

更进一步地，所述短路设备5还包括：第一补偿电容器10和第二补偿电容器11；

所述辅助变压器9的次级线圈与被试变压器7的初级线圈之间并联有第一补偿电容器10；

所述辅助变压器9的初级线圈与三相程控电源4之间并联有第二补偿电容器11。

在图2中的“G”代表三相程控电源4。在现实的试验中，三相程控电源 4、功率分析仪2和直流电阻测试仪1，都集成化安装在柜体中。

在上述技术方案中，所述直流电阻测试仪1与被试变压器7之间设置有多个开关；

如图4所示，所述功率分析仪2与被试变压器7的初级线圈相连。在图4 中“W”代表功率分析仪2。

如图5所示，直流电阻测试仪1的接线图，图中的直流电阻测试仪1为双通道型号直流电阻测试仪，所以每次充电测量高、低压绕组对应两相，然后在放电后通过交流接触器切换至其他高、低压绕组对应相测试，每只切换交流接触器控制同相的电压或电流通道。所述多个开关中，KM11～KM16以及KM21～ KM 26均为1.14kV真空交流接触器，型号为CKJ5-1.14/125A。

以10kV配电变压器和20kV配电变压器为例，直流电阻测试仪1的1U/1I 端与10kV变压器高压绕组相连，中间设置有开关KM5；直流电阻测试仪1 的2U/2I端与10kV变压器低压绕组相连，中间设置有开关KM8；直流电阻测试仪1的1U/1I端与20kV变压器高压绕组相连，中间设置有开关KM3；直流电阻测试仪1的2U/2I端与20kV变压器低压绕组相连，中间设置有开关KM7。

在图5中还设置有变比测试仪的接线结构。

在进行10kV配电变压器变比测量试验时需要合闸交流接触器为：KM5、 KM8、KM9、KM10。

在进行20kV配电变压器及箱式变压器变比测量试验时需要合闸交流接触器为：KM6、KM7、KM9、KM10。

在进行10kV配电变压器直流电阻测量试验时需要首先合闸交流接触器为： KM5、KM8、KM11、KM21，以进行a/A相电阻测量，测量完毕放电后后分断KM11、KM21并合闸KM12、KM22，继续进行b/B相电阻测量，测量完毕放电后后分断KM12、KM22并合闸KM13、KM23，继续进行c/C相电阻测量。

在进行20kV配电变压器及箱式变压器直流电阻测量试验时需要首先合闸交流接触器为：KM6、KM7、KM11、KM21，以进行a/A相电阻测量，测量完毕放电后后分断KM11、KM21并合闸KM12、KM22，继续进行b/B相电阻测量，测量完毕放电后后分断KM12、KM22并合闸KM13、KM23，继续进行c/C相电阻测量。

在进行10kV配电变压器温升试验送电结束后，所述系统可自动分断QF2 低压绕组短路断路器及KM3交流及接触器，并合闸KM8、KM11、KM21直接进行高、低压绕组对应两相热态电阻测量。

在进行20kV配电变压器及箱式变压器的温升试验送电结束后，需试验人员人工拆除低压绕组短路排，系统自动分断KM3交流接触器，并合闸KM7、KM11、KM21直接进行高、低压绕组对应两相热态电阻测量。

进一步地，所述系统还包括：二次切线装置8；所述二次切线装置8与控制单元6相连；所述二次切线装置8用于控制所述开关的开合；

所述系统还包括：与控制单元6相连的扫码枪。

二次切线装置8集成在温升检测柜中，主要是通过二次设备控制继电器进行开关刀闸的切换。

在上述技术方案中，所述控制单元6包括：计算模块、记录模块、存储模块、报警模块和维护模块。

如图3所示，本实用新型所述地变压器温升自动检测方法，包括：

101、将变压器温升自动检测系统与被试变压器7连接并初始化；

102、利用变压器温升自动检测系统针对被试变压器7分别进行如下测试：

103、冷态电阻测试；

104、变压器油升温测试；

105、热态电阻测试；

106、针对所述测试的测试结果进行升温计算。

控制单元6通过扫码输入的方式自动读取被试变压器7信息及设置相关的试验参数；控制单元6自动记录测试冷态电阻时的高压及低压侧电阻及当时的环境温度；选择合适的输入电压和功率施加总损耗，进行试验并自动记录试验数据(电压，电流，功率及温度)；变压器油升温测试结束后无需人工拆线，直接接入电阻试验线，进行热态电阻测试；记录完成后可以自动进行温升计算。

进一步地，所述将变压器温升自动检测系统与被试变压器7连接并初始化，具体包括：

将被试变压器7的一侧线圈短路，另一侧线圈与变压器温升自动检测系统相连；

针对变压器温升自动检测系统进行实验前的准备工作；

通过扫码枪将将被试变压器7的信息自动录入至控制单元6。

所述相关的试验参数，包括试验电流、总功率、保护电压、保护电流、保护温度等。同时控制单元6可以自动检测试验线路连接情况，如电源或者通讯线路等连接不正常，软件与PLC之间未能建立连接，会提示“设备未启动”进行报警。

所述冷态电阻测试，具体包括：

将被试变压器7设置在室温的环境下；

控制单元6通过温度巡检仪3记录环境温度和变压器油的温度；

控制单元6记录室温下被试变压器7的高压侧电阻和低压侧电阻。

在本实用新型中，控制单元6会自动记录测试冷态电阻时的高压及低压侧电阻及当时的环境温度。

更进一步地，所述变压器油升温测试，具体包括：

将被试变压器7的功率升高为额定功率的k倍(k＞1)；

控制单元6通过功率分析仪2和温度巡检仪3，分别实时记录被试变压器 7的功率数据和变压器油温；

通过控制单元6对被试变压器7进行自动加压；

当被试变压器7的输入电压达到预定电压时，控制单元6按第一预定频率记录升压试验数据；所述升压试验数据包括：变压器在加压过程中的电压、电流、功率、油顶层温度、冷却装置进出口温度和环境温度。

在变压器油升温测试时，需要在变压器中施加最大总损耗，冷却设备工作在额定工作状态，试验变压器油的温升，可以通过加压按钮来实现对变压器输入电压的调节，升压过程中可以调节调压器器的升压速率，其速率分为快速，中速和慢速。加压过程也可以自动实现，系统可自动调节加压的速率，例如：试验电流为50A，当电流升到40A，系统通过改变调压电机的频率为40Hz开始中速升压，当升到48A，系统通过改变调压电机频率为20Hz开始慢速升压直至目标电流，系统点动升降压的时间为0.2秒。

变压器处于最大总损耗工作状态时，开始进行试验，系统自动记录试验过程，每15分钟记录一次系统的试验数据包括电压、电流、功率、温度；系统还可以按照设置的试验参数进行自我保持，即保持在设置电流及功率附近，如果电流和功率变大，系统会自动降压到设置值，保证试验的正确、稳定进行。

在上述技术方案中，所述热态电阻测试，具体包括：

保持预定时间段被试变压7在额定功率和额定电流条件下；

关闭三相程控电源4，立即通过直流电阻测试仪1测量被试变压器7的电阻；

控制单元6以第二预定频率记录被试变压器7的电阻。

在本实用新型中，控制单元6自动降为额定功率下施加额定电流继续进行温升试验，持续一小时，然后断开电源，尽快测量绕组的热电阻，计算绕组的温升。

测量绕组的热电阻时无需进行人工的拆线，只需要将电阻试验线接入指定位置，系统调整至热态电阻测试，自动进行热态电阻值的测定，每30s记录一次数据，24组数据储存后，自动完成温升计算。

在本实用新型中，所述系统能接收物流机下达的设备检定任务，并实现全部试验项目的自动化控制测量。试验系统应按被试品相应规程规定的方式完成试验；试验系统能调整运行方式，可人工进行测试任务，设定某个特定单元的处理过程，可实现单台装置控制操作。测试完成后，试验系统的测试数据能保存在本地数据库。图片信息以二进制的方式保存在数据库中。测试数据应实现本地备份，测试数据应检索方便、管理安全；试验系统运行过程中，能够实时监控试验系统测试过程中的异常信息，提供故障报警信号，故障界面即时自动弹出；试验系统具备完善的操作维护日志，自动记录测试方案维护、手动操作、软件升级等信息；若整个试验系统对应多个测试项目，可以选做其中的任意几个项目，按照“试验项目配置表”中具体项目配置信息，动态显示相应项目，并依此进行试验。

下面举出实例来详细说明：

选择主要设备：直流电阻测试仪1：

特点：双恒流源，满足配电温升试验，自动打印温升数据，U盘导出，供计算机生成温升曲线。采用标准3U/4U机箱，带RS232/RS485接口；

高压测：

电流档位：5A、1A、0.1A、0.01A；

量程:0～2kΩ；

测量精度:0.2％±1μΩ。

低压测：

电流档位:20A、10A、5A、2A；

量程:0～2Ω；

测量精度:0.2％±0.2μΩ。

功率分析仪(0.1级)2；

温度巡检仪(含探头)3：

12路输入，接收热电偶、热电阻、电流和电压等多种输入信号。

三相程控电源4：

容量：100kVA；

频率：45Hz～240Hz；

输出制式：三相四线+地线；

输出电压范围：

低档：0.1V-800.0V；

高档：0.1V-1600.0V；

输出电流范围：

低档：0～72A；

高档：0～36A。

输出端子要求：单组设置高端输出端子、低端输出端子；

相电压调节；连续可调，步幅0.1V/1V/5V依次变化。可接三相不平衡负载；可做单相电源使用；

保护：输出过载、过电流、过热、短路等保护；

通信接口：RS485接口。

二次切线装置8：

满足被测变压器8的温升试验二次回路快速分断要求，并将直流电阻测试仪测量通道快速投入。

在图2中，T1代表被试变压器；T2代表辅助变压器C1代表第一补偿电容器；C2代表补偿电容器。

如图3所示：

步骤1，按照附图2的短路法试验原理接线图进行接线，将直流电阻测试仪1、功率仪、温度巡检仪、三相程控电源、二次切线装置等接入合适位置备用。

步骤2，通电前准备工作：

待测试架夹紧无松动，短接铜牌(铜牌截面积按照国标选取，保障试验过程中不过热)完全夹紧、分线箱的短接线用螺丝固定好、温度传感器放置完毕后打开对应配电柜的电源开关。合上对应工位测试柜的QF2空开，此时PLC 电源及输入信号指示灯亮、低压智能无功补偿控制器显示工作界面；合上测试柜的QF1空开，变频器指示灯亮。准备工作就绪。

对于升温系统：

2000kVA温升系统，按下急停按钮，测试柜的所有设备电源切断(除了低压智能无功补偿控制器)，控制柜所有设备停止工作，确保调压器无输出。分接箱的直流电阻测试仪和温度巡检仪是外接电源，不受急停按钮控制。

630kVA温升系统，按下急停按钮，测试柜的所有设备电源切断(除了低压智能无功补偿控制器)，控制柜所有设备停止工作，确保调压器无输出。此时分接箱的直流电阻测试仪通电，反之急停按钮复位后，直流电阻电源被切断。温度巡检仪则是外接电源，需人为开关。

步骤3，设置相关试验参数：

本系统无需手动输入试验参数，而是通过扫码枪将变压器的产品编号读入系统，系统会自动读取其对应的变压器信息及设置相关的标准试验参数，可以针对不同的试验要求进行手动修改。

步骤4，冷态电阻测试：

进行变压器温室试验需要提前记录冷态电阻状态下的高压侧和低压侧电阻以及环境温度、油温等，与试验后的热态电阻、顶层油温进行比较，试验开始前在系统中选择冷态电阻测试，冷态电阻测试系统会自动记录测试冷态电阻时的高压及低压侧电阻及当时的环境温度。

步骤5，试验第一阶段(试验变压器油的温升)：

(1)查状态栏信息正常后开始试验，合闸通电，采用提高输入功率的方法加快油温的上升，选择试验对应的电压档和电流档位，选择总功率1.2倍；

(2)联接功率分析仪和温度巡检仪，随时记录功率和油温的变化情况；

(3)点击升压按钮按时升压(按钮为保持模式，按一下即可保持为升压状态，在按一下即可停止升压)，升压过程中可以调节调压器器的升压速率，其速率分为快速，中速和慢速；

(4)当升压达到试验的功率或电流时可停止升压，按下计时按钮，系统开始记录试验过程，每15分钟记录一次系统的试验数据，包括电压、电流、功率、油顶层温度、冷却装置进出口的温度以及环境温度；

(5)按下保持按钮可按照设置的试验电流或功率来保持(即保持在设置电流及功率附近，如果电流和功率变大，系统会自动降压到设置值)。

(6)系统自动检测油顶层温度的变化，直到油顶层温升的变化率小于 1K/h并维持3小时，判定油顶层温升已稳定，取最后一小时中的平均值为油顶层温升。

(7)1.2倍功率下的温升完成后，系统自动降为额定功率下继续进行第二阶段的试验。

步骤6，试验第二阶段(绕组温升的试验)：

降低输入功率，使绕组中的电流等于额定容量的最大电流，持续1小时，而后，点击结束按钮，按下桌上的急停按钮断，切断电源。

步骤7，热态电阻测试：

一般的短路法温升检测试验，在热态电阻测试时需要打开断路连接线，再测量绕组的热态电阻，耗费的时间较长，影响测量的准确性，本系统可以在不需要打开短路连接线的情况下，接入电阻试验线进行热态电阻的测试。

系统分闸后，点击其他项目下的电阻测试项目，在界面上设置为热态电阻测试，同时系统开始记录时间，尽快将电阻试验线接入；接好试验先后点击测试按钮，开始测试，从第一个记录点开始每30秒记录一次数据。当24次数据记录完成后，点击存储按钮，完成试验，退出。

步骤8，温升计算：

打开温升计算模块，点击温升计算按钮，系统将自动完成温升计算，点击保存按钮可以保存温升计算结果。

步骤9，结束试验：

打开桌面上急停按钮，系统自动降压到调压器零位后停止，确认放电完成，有序拆除试验接线，试验结束。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (6)

1.一种变压器温升自动检测系统，其特征在于，所述系统包括：控制单元(6)、主要设备和短路设备(5)；所述主要设备包括：直流电阻测试仪(1)、功率分析仪(2)、温度巡检仪(3)和三相程控电源(4)；

所述短路设备(5)、直流电阻测试仪(1)、功率分析仪(2)分别与被试变压器(7)相连；

所述三相程控电源(4)与短路设备(5)相连；

所述控制单元(6)分别与直流电阻测试仪(1)、功率分析仪(2)、温度巡检仪(3)相连。

2.根据权利要求1所述的变压器温升自动检测系统，其特征在于，所述短路设备(5)包括：辅助变压器(9)；

所述辅助变压器(9)的一侧线圈与三相程控电源(4)相连，另一侧线圈与被试变压器(7)的未短路侧线圈相连。

3.根据权利要求2所述的变压器温升自动检测系统，其特征在于，所述短路设备(5)还包括：第一补偿电容器(10)和第二补偿电容器(11)；

所述辅助变压器(9)的次级线圈与被试变压器(7)的初级线圈之间并联有第一补偿电容器(10)；

所述辅助变压器(9)的初级线圈与三相程控电源(4)之间并联有第二补偿电容器(11)。

4.根据权利要求1所述的变压器温升自动检测系统，其特征在于，所述直流电阻测试仪(1)与被试变压器(7)之间设置有多个开关；

所述功率分析仪(2)与被试变压器(7)的初级线圈相连。

5.根据权利要求4所述的变压器温升自动检测系统，其特征在于，所述系统还包括：二次切线装置(8)；所述二次切线装置(8)与控制单元(6)相连；所述二次切线装置(8)用于控制所述开关的开合；

所述系统还包括：与控制单元(6)相连的扫码枪。

6.根据权利要求1所述的变压器温升自动检测系统，其特征在于，所述控制单元(6)包括：计算模块、记录模块、存储模块、报警模块和维护模块。