CN209592964U - 一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，涉及电力安全技术领域，针对在处理电力变压器铁芯、夹件绝缘降低缺陷问题时，操作繁琐且连续性差，不能及时掌握铁芯夹件的绝缘状态，容易导致“冲击过度”而损伤变压器绝缘材料，且操作过程存在一定的安全风险的问题，采用包括调压器、升压变压器、高压继电器、高压硅堆、可控晶闸管SCR、限流电阻、高压电容器、均压电阻、电流表、分压测量电路、辅助测量电路及微控制电路有机组合的电路设计，并由微控制电路统一控制电压调节、高压继电器及可控晶闸管通断，实现对变压器铁芯、夹件高压自动冲击及缺陷状态测量的一体化功能，充分地满足了铁芯夹件低阻接地缺陷问题消除的需求。

Description

一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置

技术领域

本使用新型涉及电力安全技术领域，特别涉及一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置。

背景技术

当前国产的大型主变压器铁芯夹件通常各经一只套管引至油箱外壳接地，正常情况下铁芯夹件只能由一点可靠接地，在变压器检修状态时，如果铁芯、夹件绝缘电阻为零或降至很低的现象，表明可能存在铁芯夹件多点接地缺陷，这种情况下运行会造成主变内部出现环流，造成铁芯夹件局部短路过热，严重时甚至导致局部烧毁。有关统计资料表明，因铁芯夹件多点接地造成的事故占变压器总事故中的第三位，因此及时发现并消除此类缺陷对电力系统的安全运行有着十分重要的意义。当前处理铁芯夹件绝缘降低的做法是采用绝缘摇表配合电容器的方式，手动对铁芯夹件反复地放电冲击来烧蚀低阻接地物，但这种做法繁琐且连续性差，在处理过程中未能及时掌握铁芯夹件的绝缘状态，容易导致“冲击过度”而损伤变压器绝缘材料，且操作过程存在一定的安全风险。

实用新型内容

本实用新型提供一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，用以解决现有技术在处理变压器铁芯夹件绝缘降低缺陷问题时，操作繁琐且连续性差，在处理过程中未能及时掌握铁芯夹件的绝缘状态，容易导致“冲击过度”而损伤变压器绝缘材料，且操作过程存在一定的安全风险。为解决上述问题，本实用新型采用如下技术方案实现：

一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，包括调压器T、升压变压器TR、高压继电器K1、高压继电器K2、高压继电器K3、高压硅堆D1、高压硅堆D2、高压硅堆D3、可控晶闸管SCR、限流电阻r1、限流电阻r2、高压电容器C1、高压电容器C2、均压电阻R1、均压电阻R2、电流表A、分压测量电路、辅助测量电路及微控制电路；

所述调压器T的原边与交流电源连接，调压器T副边与所述升压变压器TR原边连接；

所述升压变压器TR的副边第一抽头与高压继电器K1的常开触头一端连接，升压变压器TR的副边第二抽头与高压继电器K2的常开触头一端连接，升压变压器TR的副边尾端与地端连接；所述高压继电器K1的常开触头分别与高压硅堆D1、限流电阻r1串联；所述高压继电器K2的常开触头分别与高压硅堆D2、限流电阻r2串联；所述限流电阻r2尾端分别与均压电阻R2一端、高压电容器C2一端及高压硅堆D3一端连接；所述限流电阻r1尾端分别与高压硅堆D3另一端、均压电阻R1一端、高压电容器C1一端、分压测量电路一端及可控晶闸管SCR一端连接；

所述均压电阻R2另一端、高压电容器C2另一端、均压电阻R1另一端、高压电容器C1另一端、分压测量电路另一端及电流表A一端分别与地端连接；

所述可控晶闸管SCR另一端分别与被测变压器Rx一端及高压继电器K3的常开触头一端连接；所述辅助测量电路一端与高压继电器K3另一端连接，辅助测量电路另一端分别与被测变压器Rx另一端及电流表A另一端连接；

所述的微控制电路包括稳压电源单元、芯片处理单元、AD转换单元、辅助测量电路测控单元、LCD显示单元、按键输入单元，所述稳压电源单元输入端与市电连接，稳压电源单元第一输出端与芯片处理单元电源接口连接，稳压电源单元第二输出端与辅助测量电路测控单元电源接口连接；所述芯片处理单元的第一接口与所述高压继电器K1的控制端连接，芯片处理单元的第二接口与所述高压继电器K2的控制端连接，芯片处理单元的第三接口与所述高压继电器K3的控制端连接，芯片处理单元的第四接口与所述可控晶闸管SCR的控制端连接，芯片处理单元的第五接口与所述调压器的控制信号端连接，芯片处理单元的第六接口与AD转换单元的输出端连接，芯片处理单元的第七接口与所述LCD显示单元连接，芯片处理单元的第八接口与所述按键输入单元连接；

AD转换单元的输入端分别与辅助测量电路测控单元的测量输出端、分压测量电路的测量输出端、电流表A的测量输出端连接。

优选地，所述调压器T采用直流电机驱动的电动调压器，原边接入220V、50Hz交流电源，副边可调范围为0~250V，由微控制电路控制调压；

优选地，所述的升压变压器TR采用带有二次抽头引出的干式变压器，额定变比为220：2500:5000。

优选地，所述高压硅堆额定电流为5A，反向最高电压为6kV。

优选地，所述高压电容器采用无极无感电容，工作电压为5kV，C1电容量为3μF，C2电容量为12μF。

优选地，所述分压测量电路采用电阻分压的方式测量电容器端部电压，其中高压臂电阻为20MΩ。

优选地，辅助测量电路采用欧姆定律原理测量待处理变压器铁芯（夹件）两端的回路电阻Rx，用以辅助判断缺陷消除的情况，测量电路供电电压为24V。

本实用新型具有如下有益效果：

1、功能多样，可用于国产绝大部分铁芯、夹件单独引出接地的不同容量变压器，具备高低双档搭配选择，在进行放电次数、放电电压等设置后实现对变压器铁芯、夹件的自动放电冲击，有效消除低阻接地的缺陷问题。

2、使用灵活、适应性强，除了按照固定档位的电压进行冲击外，各档冲击电压仍可连续调节，根据现场实际需要自行手动调节；同时兼具自动充放电和回路电阻测量功能，防止过冲击而损伤变压器铁芯、夹件的绝缘材料。

3、装置安全、便捷，能够防止装置充电过流，实现平稳、安全充放电，无需反复拆装线即可完成冲击、测量的缺陷处理过程，极大地方便了电力工作人员的检修工作，降低人员和设备的安全风险。

附图说明

图1为本实用新型提供的实施例电路结构原理示意图；

图2为本实用新型提供的实施例微控制电路原理示意图。

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，下面将结合本实用新型实施例中的图1、图2，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，包括调压器T、升压变压器TR、高压继电器K1、高压继电器K2、高压继电器K3、高压硅堆D1、高压硅堆D2、高压硅堆D3、可控晶闸管SCR、限流电阻r1、限流电阻r2、高压电容器C1、高压电容器C2、均压电阻R1、均压电阻R2、电流表A、分压测量电路、辅助测量电路及微控制电路;

调压器T的原边与市电（220V/50Hz）连接，调压器T副边与升压变压器TR原边并联；升压变压器TR的副边第1抽头与高压继电器K1的常开触头一端连接，而高压继电器K1的常开触头分别与高压硅堆D1、限流电阻r1串联，构成第一充电支路；升压变压器TR的副边第2抽头与高压继电器K2的常开触头一端连接，而高压继电器K2的常开触头分别与高压硅堆D2、限流电阻r2串联，构成第二充电支路；升压变压器TR的副边尾端接地；限流电阻r2尾端分别与均压电阻R2一端、高压电容器C2一端及高压硅堆D3一端连接；限流电阻r1尾端分别与高压硅堆D3另一端、均压电阻R1一端、高压电容器C1一端、分压测量电路一端及可控晶闸管SCR一端连接；均压电阻R2另一端、高压电容器C2另一端、均压电阻R1另一端、高压电容器C1另一端、分压测量电路另一端及电流表A一端分别与接地；可控晶闸管SCR另一端、电流表A另一端分别被测变压器Rx的两端连接；辅助测量电路经过与高压继电器K3的常开触头串联后，形成的辅助测量支路与变压器Rx两端并联。

其中，调压器T采用直流电机驱动的电动调压器，原边接入220V、50Hz交流电源，副边可调范围为0~250V，该调压器由微控制电路控制调压；升压变压器TR采用带有二次抽头引出的干式变压器，额定变比为220：2500:5000；通过对调压器进行调压实现对升压变压器TR原边电压的调节，进而可控制升压变压器TR副边两个充电支路的电压输出。高压继电器K1、K2、K3用于控制支路导通，可控晶闸管SCR用于控制放电回路的单向导通；高压硅堆D1、D2、D3的额定电流为5A，反向最高电压为6kV，其中D1、D2用于将两个充电支路的交流电整流变换为直流电，D3用于隔离C1向C2的反向充电；限流电阻r1、r2用于充电时限制电流过大，采用大功率铝壳电阻，选取1Ω/200W；高压电容器采用无极无感电容，工作电压为5kV，C1电容量为12μF，C2电容量为3μF，高压电容器C1、C2两侧分别并联均压电阻R1、R2，该电阻起到电容器充放电时的均压作用，并在放电结束作为残余电荷的放电电阻；分压测量电路采用电阻分压的方式测量电容器端部电压U，其中高压臂电阻为 20MΩ；电流表A用于测量电容向变压器放电时的放电电流I；辅助测量电路采用欧姆定律原理测量待处理变压器铁芯（夹件）两端的回路电阻Rx，用以辅助判断缺陷消除的情况，防止过冲击，该测量电路供电电压为24V。

如图2所示，微控制电路采用包括稳压电源单元、芯片处理单元、AD转换单元、辅助测量电路测控单元、LCD显示单元、按键输入单元的有机组合，由单片机芯片处理模块实现统一协调控制的电压调节、高压继电器及可控晶闸管通断控制的功能。稳压电源单元输入端接入市电（220V/50Hz），稳压电源单元与芯片处理单元电源接口连接，为芯片处理单元提供24V、12V、5V、3.3V的直流电源；稳压电源单元同时与辅助测量电路测控单元电源接口连接，为辅助测量电路测控单元提供24V的直流电源；芯片处理单元的控制端口分别与高压继电器K1、K2、K3的控制触点连接，以控制支路通断；芯片处理单元的控制端口与可控晶闸管SCR的控制端口连接，通过发送触发电平G来控制电容向被测变压器Rx端放电；芯片处理单元的控制端口还与调压器电动控制触点连接，以调节调压器副边电压大小；AD转换单元与芯片处理单元连接，AD转换单元输入端分别与辅助测量电路测控单元的测量输出端、分压测量电路的测量输出端、电流表A的测量输出端连接，以便将获取的辅助电路测量输出量Ix、分压测量电路输出量U、电流表输出量I的模拟量转换为数字量，并传送给芯片处理单元进行计算和判断；芯片处理单元与按键输入、LCD显示单元分别连接，以实现装置的功能选择、参数设置和显示的功能。本案例中芯片处理单元的主控芯片选择STM32F103RCT6单片机，工作电压为3.3V。

参照上述的方案总体设计，形成的多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置可实现两种放电冲击档位的选择，同时支持手动和自动操作功能，并且在每次放电冲击前后测量并判断绝缘降低缺陷的状态，能满足多种情况下的铁芯夹件绝缘降低缺陷的缺陷处理需求。具体工作基本原理基于图1所示，首先将装置的输出口与待消缺变压器铁芯（夹件）引出端及地的两端（即图中Rx）并联，使用220V/50Hz交流电作为装置的供电电源。

接线完成后，装置可通过按键选择采用自动或手动的缺陷消除模式。采用自动消缺模式时，可选择自动一档、自动二挡，并设置冲击放电次数N和辅助测量判断阈值Rmax。选择自动一档时，微控制电路将使高压继电器K1导通，高压继电器K2关断，此时充放电电容器为C1（3μF），冲击放电电压Vset为5000V；选择自动二档时，微控制电路将使高压继电器K2导通，高压继电器K1关断，此时充放电电容器为C1+C2（15μF），冲击放电电压Vset为2500V；另外，每次消缺处理前后，辅助测量电路（高压继电器K3导通）均要进行辅助绝缘测量，并要求所测的辅助绝缘电阻Rx应小于Rmax，方可进行下一次操作，以防止过度冲击伤害变压器正常的绝缘。

由此，当由自动模式功能启动后，装置按照设定电压Vset对电容器进行充电，当测量电压U到达100%Vset时，SCR导通，K1（K2）断开，电容器向变压器铁芯（夹件）放电冲击；当测量电压U降低至10%Vset时，SCR断开，K1（K2）导通，装置停止对变压器铁芯（夹件）放电，并开始对电容器充电；周而复始，直至冲击放电次数达到所设置的N次，或者所测的辅助绝缘电阻Rx大于等于Rmax，即完成了本次铁芯、夹件的绝缘降低自动消缺处理过程。采用手动消缺模式，宜可选择手动一档、手动二挡，较之自动模式，区别则是通过人工按钮进行逐次电容器充、放电触发，并根据辅助测量电路所测结果自行进行判断。

Claims (7)

1.一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，其特征在于，包括调压器T、升压变压器TR、高压继电器K1、高压继电器K2、高压继电器K3、高压硅堆D1、高压硅堆D2、高压硅堆D3、可控晶闸管SCR、限流电阻r1、限流电阻r2、高压电容器C1、高压电容器C2、均压电阻R1、均压电阻R2、电流表A、分压测量电路、辅助测量电路及微控制电路；

所述调压器T的原边与交流电源连接，调压器T副边与所述升压变压器TR原边连接；

所述升压变压器TR的副边第一抽头与高压继电器K1的常开触头一端连接，升压变压器TR的副边第二抽头与高压继电器K2的常开触头一端连接，升压变压器TR的副边尾端与地端连接；所述高压继电器K1的常开触头分别与高压硅堆D1、限流电阻r1串联；所述高压继电器K2的常开触头分别与高压硅堆D2、限流电阻r2串联；所述限流电阻r2尾端分别与均压电阻R2一端、高压电容器C2一端及高压硅堆D3一端连接；所述限流电阻r1尾端分别与高压硅堆D3另一端、均压电阻R1一端、高压电容器C1一端、分压测量电路一端及可控晶闸管SCR一端连接；

所述均压电阻R2另一端、高压电容器C2另一端、均压电阻R1另一端、高压电容器C1另一端、分压测量电路另一端及电流表A一端分别与地端连接；

所述可控晶闸管SCR另一端分别与被测变压器Rx一端及高压继电器K3的常开触头一端连接；所述辅助测量电路一端与高压继电器K3的常开触头另一端连接，辅助测量电路另一端分别与被测变压器Rx另一端及电流表A另一端连接；

所述的微控制电路包括稳压电源单元、芯片处理单元、AD转换单元、辅助测量电路测控单元、LCD显示单元、按键输入单元，所述稳压电源单元输入端与市电连接，稳压电源单元第一输出端与芯片处理单元电源接口连接，稳压电源单元第二输出端与辅助测量电路测控单元电源接口连接；所述芯片处理单元的第一接口与所述高压继电器K1的控制端连接，芯片处理单元的第二接口与所述高压继电器K2的控制端连接，芯片处理单元的第三接口与所述高压继电器K3的控制端连接，芯片处理单元的第四接口与所述可控晶闸管SCR的控制端连接，芯片处理单元的第五接口与所述调压器的控制信号端连接，芯片处理单元的第六接口与AD转换单元的输出端连接，芯片处理单元的第七接口与所述LCD显示单元连接，芯片处理单元的第八接口与所述按键输入单元连接；

AD转换单元的输入端分别与辅助测量电路测控单元的测量输出端、分压测量电路的测量输出端、电流表A的测量输出端连接。

2.根据权利要求1所述一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，其特征在于：

所述调压器T采用直流电机驱动的电动调压器，原边接入220V、50Hz交流电源，副边可调范围为0~250V，由微控制电路控制调压。

3.根据权利要求1所述一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，其特征在于：

所述的升压变压器TR采用带有二次抽头引出的干式变压器，额定变比为220：2500:5000。

4.根据权利要求1所述一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，其特征在于：

所述高压硅堆D1、高压硅堆D2、高压硅堆D3的额定电流为5A，反向最高电压为6kV。

5.根据权利要求1所述一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，其特征在于：

所述高压电容器采用无极无感电容，工作电压为5kV，C1电容量为3μF，C2电容量为12μF。

6.根据权利要求1所述一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，其特征在于：

所述分压测量电路采用电阻分压的方式测量电容器端部电压，其中高压臂电阻为20MΩ。

7.根据权利要求1所述一种多功能铁芯夹件绝缘降低缺陷消除装置，其特征在于：

辅助测量电路采用欧姆定律原理测量待处理变压器铁芯夹件两端的回路电阻Rx，用以辅助判断缺陷消除的情况，测量电路供电电压为24V。