CN105527510B - 一种变压器绕组轴向变形模拟试验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种变压器绕组变形试验研究平台，特别是关于油浸式电力变压器绕组轴向变形的物理模拟平台。现有的实验室绕组变形试验平台，均是通过对变压器绕组进行处理来模拟现场绕组变形的，而变压器油箱和铁心保持不变，对绕组进行简单移位、接入电容器、短路线匝等处理，不够灵活、准确，难以方便地模拟各种形状、位置、范围的变形，而且在更换变形部位、电容器等操作时，需将绕组从油箱中取出，非常麻烦。本发明通过将绕组轴向变形造成的分布电感变化转化为铁心变形造成的分布电感变化，改变变形块(6)的位置，相当于改变了绕组变形的部位、或者改变了绕组变形的范围和变形程度，简便地达到了模拟绕组轴向变形的效果。
Description
技术领域
本发明属于一种变压器绕组变形试验研究平台，特别是关于油浸式电力变压器绕组轴向变形的物理模拟平台。
背景技术
变压器绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化。它包括轴向和径向尺寸的变化，器身位移，绕组扭曲、鼓包和匝间短路等。此外，绕组变形还具有累积效应，即：在经受一次短路电流冲击后，变压器绕组没有立即损坏，仅有较小的永久变形，但导致其绝缘性能和机械性能下降。在下一次短路电流冲击时，会使得绕组变形加剧，出现恶性循环。因而已有绕组变形的变压器是一种事故隐患，运行时若再遇到较大的过电流作用，则可能发生变压器损坏等重大事故。目前变压器期绕组变形故障，已经成为变压器的主要故障之一，因此，必须对变压器绕组进行变形检测并诊断其变形程度，依此开展变压器的预防性维修。
为此，需要研究制定科学可行的检测方法来实现变压器绕组变形的检测，世界上很多国家都对变压器绕组变形检测方法的研究工作上投入了大量的精力，根据变压器是否停运，分在线监测和离线检测。其中，最常用的绕组变形检测方法是频响法。变压器绕组发生变形之后，绕组的电感、对地电容、匝间电容等参数会发生变化。频响法的工作原理就是通过绕组的频响曲线，反映绕组的分布电感和分布电容的变化，进而判断绕组是否发生变形。
目前的绕组变形检测方法，均存在诊断方法不够完善的问题，需要深入研究检测与诊断方法的灵敏度、准确度，以及确定变形部位的定位方法。开展上述研究离不开试验验证。
传统的绕组变形检测试验研究中使用的平台，一种是来源于变压器厂返修的已发生了绕组变形的变压器，一种是实验室中的试验平台。现有的实验室绕组变形试验平台，均是通过对变压器绕组进行处理来模拟现场绕组变形的，而变压器油箱和铁心保持不变。处理方法包括将绕组中某两匝线圈短路、在某两匝线圈之间接入电容器、增大线饼间的距离、移动绕组以改变绕组对油箱的距离等等，进而使得绕组的分布电感、电容发生变化，进而达到模拟绕组实际变形的目的。
变压器绕组的轴向变形的主要形式是轴向扭转、轴向压缩(例如，倒饼使得饼间距离减小)、轴向伸长(例如，压板松动，饼间距离增大)等，具体变形形状多变，变形部位和范围大小均不固定。对绕组进行简单移位、接入电容器、短路线匝等处理，不够灵活、准确，难以方便地模拟各种形状、位置、范围的变形，而且进行更换变形部位、电容器等操作时，需要将绕组从油箱中取出，非常麻烦，从而极大制约了绕组变形检测方法试验研究的效率和效果，限制了绕组变形检测技术的发展和提高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种变压器绕组轴向变形模拟试验平台，能够方便快捷地模拟各种形状、位置、范围的绕组轴向变形。该平台由绕组(1)、油箱(2)、右套管(3)、左套管(4)、推杆(5)、变形块(6)、动密封机构(7)组成。
绕组(1)放置在油箱(2)内部，并且通过右套管(3)将绕组(1)的高压引线引出油箱(2)、通过左套管(4)将绕组(1)的中性点引线引出油箱(2)。
变形块(6)安装在推杆(5)的端部；推杆(5)通过动密封机构(7)安装在油箱(2)顶盖上；推杆(5)能够伸缩，从而能够带动变形块(6)在绕组(1)内上下运动，进而改变变形块(6)与绕组(1)之间的相对位置。
绕组(1)的材质、结构与油浸式电力变压器的绕组相同；油箱(2)的材质与油浸式电力变压器的油箱相同；推杆(5)的材质是绝缘体；变形块(6)的材质是磁性材料。
变形块(6)的形状和大小根据将要模拟的绕组变形形状和范围来制作，从而使得拟研究的绕组(1)分布电感变化的问题转化成由于变形块(6)的存在而发生变化的问题。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、对于目前最常用的频响法，变压器绕组轴向变形主要表现为绕组的分布电感的变化，体现在低频、中频段频响曲线的变化。本发明通过将绕组轴向变形造成的分布电感变化转化为铁心变形造成的分布电感变化，非常简便地达到了模拟绕组变形的效果。而铁心变形的具体形状、范围、和位置均可以通过变形块(6)的形状大小和位置来模拟。变形块(6)的位置变化可以通过推杆(5)非常方便地改变。变形块(6)也可以根据各种变形的形状进行加工和更换。
2、现有的基于对绕组进行处理的绕组变形试验平台，在改变变形情况时，必须将绕组从油箱中吊出来，完成对绕组的处理之后再放回油箱。由于绕组和油箱比较笨重，需要动用起重设备；油箱中的变压器油需要先回收再充入，工序也很繁琐。而本发明提出的模拟试验平台，依靠推杆(5)改变变形块(6)的位置，相当于改变了绕组变形的部位、或者改变了绕组变形的范围和变形程度。推杆(5)通过动密封机构(7)固定在油箱(2)上，保证了油箱(2)的密封，进而在不需打开油箱取出绕组的条件下实现了变形部位、变形程度的改变。
因此，本发明所提出的模拟试验平台，能够非常方便、准确地模拟变压器绕组各种可能的轴向变形，为绕组变形检测方法的研究提供一种非常便利、准确、精细的试验研究平台，非常有利于开展绕组变形检测方法灵敏度、准确度和变形位置定位方法的研究。
附图说明
图1是一种变压器绕组轴向变形模拟试验平台的等效原理示意图。
图2是一种变压器绕组轴向变形模拟试验平台的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图2，一种变压器绕组变形的模拟试验平台，由一台真实电力变压器的110kV绕组(1)、变压器油箱(2)、110kV高压套管(3)、10kV低压套管(4)、环氧树脂玻璃纤维棒推杆(5)、软磁铁氧体变形块(6)和动密封机构(7)组成。其中绕组的高度1080mm，外直径1150mm；油箱(2)为方形箱体，材质为铁。绕组(1)与油箱(2)之间最小间隙为240mm；动密封机构(7)包含油箱壁贯通法兰和O型橡胶密封圈，能够保证轻松控制推杆(5)伸入或退出。绕组(1)放置在油箱(2)内部，并且通过套管(3)将绕组(1)的高压引线引出油箱(2)、通过套管(4)将绕组(1)的中性点引线引出油箱(2)。变形块(6)安装在推杆(5)的端部；推杆(5)通过动密封机构(7)安装在油箱(2)顶盖上；推杆(5)能够伸缩，从而能够带动变形块(6)在绕组(1)内上下运动，进而改变变形块(6)与绕组(1)之间的相对位置。
变形块(6)的形状和大小根据将要模拟的绕组变形形状和范围来制作，从而使得拟研究的绕组(1)的分布电感由于绕组(1)发生变形而产生变化的问题转化成由于变形块(6)的存在而发生变化的问题。
该实施例，可以用于在实验室内对110kV油浸式变压器进行绕组轴向变形检测的离线模拟试验，即，套管(4)的引出线接地，套管(3)的引出线不与高压导线连接，只与绕组变形检测仪器相连；也可以用于实验室内对110kV油浸式变压器进行绕组轴向变形检测的在线模拟试验，即，套管(4)的引出线接地，套管(3)的引出线与高压导线连接，不与绕组变形检测仪器相连。
本实施例的使用步骤如下：
步骤1：按照变压器绕组变形离线检测或者带电监测方法，将绕组变形检测仪器的引线连接到该实施例上的相应连接部位；
步骤2：将变形块(6)移动到绕组端部，并且尽量靠近油箱，即，使变形块(6)对绕组电感的影响最小；
步骤3：测量绕组的频响曲线，作为绕组未变形时的参考曲线；
步骤4：移动变形块(6)到拟变形的部位，从而利用变形块(6)增大该部位绕组的分布电感；
步骤5：测量绕组的频响曲线，作为绕组变形时的实测曲线；
步骤6：对比实测曲线和参考曲线，求取曲线之间的差异，研究该差异与变形块(6)的位置之间的对应关系。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种变压器绕组轴向变形模拟试验平台，其特征是，该平台由绕组(1)、油箱(2)、右套管(3)、左套管(4)、推杆(5)、变形块(6)、动密封机构(7)组成；绕组(1)放置在油箱(2)内部，并且通过右套管(3)将绕组(1)的高压引线引出油箱(2)、通过左套管(4)将绕组(1)的中性点引线引出油箱(2)；变形块(6)安装在推杆(5)的端部；推杆(5)通过动密封机构(7)安装在油箱(2)顶盖上；推杆(5)能够伸缩，从而能够带动变形块(6)在绕组(1)内上下运动，进而改变变形块(6)与绕组(1)之间的相对位置；
2.根据权利要求1所述的一种变压器绕组轴向变形模拟试验平台，其特征是，绕组(1)的材质、结构与油浸式电力变压器的绕组相同；油箱(2)的材质与油浸式电力变压器的油箱相同；推杆(5)的材质是绝缘体；变形块(6)的材质是磁性材料。
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