CN110045188A - 一种不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***及方法，其特征在于，包括由测量电源、第一电阻R1、第二电阻R2、标定电阻r、变压器和线外等效设备构成的桥式电路；通过与测量电源连接的两个并联支路的第一电阻R1和第二电阻R2分别接入变压器高压端的中性线引出端和高压端U型三相输出端A、B、C短接一起的引出端，其中的中性线引出支路串接有标定电阻，且与变压器T型等效电路的电阻满足预设关系条件。通过调节并联支路其中的第二电阻R2，使“电桥”达到纳伏级的平衡电压。由此，工作人员能够在不拆变压器引线的情况下，计算变压器绝缘电阻值，可以提高变压器绝缘电阻维护相关工作的效率和安全性。

Description

一种不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***及方法

技术领域

本发明涉及电力领域，更具体地，涉及一种不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***。

背景技术

变压器预防性试验时，要准确测量变压器绝缘电阻值，需要拆除变压器各侧与母线或一次设备相连的引线，再对变压器按常规进行试验。特别是220kV、500kV及以上的变压器，套管顶端离地平面有十米以上，试验人员登高存在跌落危险，且需购置昂贵的高空作业车、斗臂车和保证安全的工器具；同时，拆线及恢复接线约占整个试验时间的40％～65％，耗费大量的人力和物力；另一方面，拆装引线容易造成设备线夹断裂、损坏，还可能造成引线的设备线夹与套管的导电杆接触不良，导致接头接触电阻增大而发生过热现象；还可能因拆接引线造成引线电缆绝缘损伤和变压器绝缘套管渗漏油等设备安全隐患。

目前的变压器不拆引线测量绝缘电阻方法包括以下专利：CN101354418和CN102735959。

CN101354418是变压器投运前在不接各侧引线的情况下测出一组绝缘电阻数据做为“原始数据”，接上各侧引线后再测出一组绝缘电阻数据作为“基础数据”，每当对此变压器做试验时，在不拆除变压器与其它设备相连的引线的情况下，将得出的试验数据与“基础数据”进行比较。

CN102735959将“测量数据”中的绝缘电阻值与“原始数据”中对应的电阻数值比较，当“测量数据”中的绝缘电阻值大于等于“原始数据”对应的绝缘电阻值的1.3倍时则绝缘良好；当“测量数据”中的至少有一组绝缘电阻值小于“原始数据”对应绝缘电阻值的1.3倍，但大于“原始数据”对应绝缘电阻值时，将与“基础数据”中绝缘电阻值比较，“测量数据”大于等于“基础数据”中对应绝缘电阻值的0.7倍绕组间绝缘良好。当“测量数据”中的一组或二组绝缘电阻值小于“基础数据”中对应的绝缘电阻值的0.7倍时，需要检验变压器油。当“测量数据”中的绝缘电阻数值均小于“基础数据”中对应的绝缘电阻值的0.7倍或“测量数据”中的绝缘电阻值小于等于“原始数据”中对应的绝缘电阻值，变压器返厂修理。这两种发明专利都不是在变压器不拆引线状态下测量绝缘电阻值的方法。

此外，江西省水电工程局樊红宇等在2010年《江西电力》第5期研究“外壳屏蔽法”测量变压器绝缘电阻，拆开中性点、低压侧套管引出线、铁芯和夹件的接地线，并用绝缘带固定好，只能测得绕组间与铁芯、夹件间绝缘电阻，不是变压器高压端对低与地的绝缘电阻，不能反映变压器绝缘状态。

根据上述现有技术可知，要测量变压器绝缘电阻，就需要拆除与变压器母线或一次设备相连的引线，需要耗费大量的人力、财力和物力。目前变压器不拆引线的绝缘电阻方法测量，是变压器不拆引线测量得到的绝缘电阻值与拆线的“原始数据”和不拆线的“基础数据”对比，根据不拆线测量变压器绝缘电阻值的变化，判断变压器绝缘状态是否良好。这种不拆除引线变压器的绝缘电阻值方法，因为变压器与母线及或一次设备连接，不能测量变压器的绝缘电阻值，不能准确判断变压器绝缘状态和变化规律，仅作为判断变压器绝缘电阻是否在正常值范围内。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的缺陷，测量变压器的绝缘电阻值，从而更准确判断变压器绝缘状态和变化规律，提供一种不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***及方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，包括：测量电源、第一电阻R1、第二电阻R2、标定电阻r、变压器和线外等效设备；

所述测量电源具有线端L、屏蔽端G和接地端E；

所述变压器具有高压端和低压端，所述高压端具有中性线和高压三相输出端A、B和C，所述低压端具有低压三相输出端a、b和c；

所述测量电源的线端L分别与第一电阻R1和第二电阻R2的输入端电连接；

所述标定电阻r的输入端与第一电阻R1的输出端电连接，中性线通过中性线对应的引出端与标定电阻r的输出端电连接；

所述高压三相输出端A、B和C分别通过各自对应的引出端A1、B1和C1短接后并接至第二电阻R2的输出端；

所述高压三相输出端A、B和C和第二电阻R2的输出端还与线外等效设备电连接，所述低压三相输出端a、b和c短接后并联接地；

所述高压三相输出端A、B和C具有并接至测量电源的屏蔽端G的瓷瓶。

上述不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***的原理在于：电源和两个并联电阻R1和R2、标定电阻r、变压器以及与变压器连接的线外等效设备连接成桥式电路。通过与电源连接的两个并联支路的电阻分别接入变压器高压端的中性线引出端和高压三相输出端A、B、C短接的引出端，其中的中性线引出支路串接有标定电阻，且与变压器自身的电阻满足预设关系条件。通过调节并联支路其中的电阻，使电桥达到纳伏级的平衡电压，从而在不拆变压器引线的情况下，计算绝缘电阻值。

优选地，所述第二电阻R2为可调电阻。

优选地，进一步包括用于调整所述第二电阻R2的电阻值的PID调节器。

优选地，进一步包括纳伏表，当所述第一电阻R1的两端与纳伏表电连接时，测量第一电阻R1两端的电压值△u；

在所述第一电阻R1的输出端和标定电阻r之间作为电桥桥臂的部分取点p1，在所述第二电阻R2的输出端与高压三相输出端A、B和C短接的引出端并接前的作为电桥桥臂的部分取点p2，当所述点p1和p2与纳伏表连接时，测量p1和p2两点间电压值△v。

优选地，所述第一电阻R1为标准电阻。

优选地，当所述第一电阻R1的电阻值为r₁，第二电阻R2的电阻值为r₂，且第三电阻标定电阻r的电阻值为r时，第一电阻R1、第二电阻R2和标定电阻r满足以下条件：

r+r₁＝r₂。

优选地，所述PID调节器通过闭环控制而使用，具体过程如下：

首先设定所述第一电阻R1、第二电阻R2和标定电阻r的电阻值，再进一步对PID调节器进行设定，通过驱动调整第二电阻R2的电阻值，然后进一步判断以下测量条件：

|△v|≤1(nV)

如果不满足，则重新设定所述第一电阻R1、第二电阻R2和标定电阻r的电阻值。

优选地，所述测量电源为绝缘电阻测试仪。

优选地，所述变压器具有接地的铁芯夹件。

一种利用前述不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***的测量方法，通过闭环控制调整所述第二电阻R2的电阻值，使纳伏表测量p1和p2两点间电压值|△v|小于1纳伏，同时测量第一电阻R1两端的电压△u，将电源电压值设为E，通过以下公式进行计算：

Z_x＝(R₁×E)÷(2×△u)

得到变压器的绝缘电阻值Z_x。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：

本发明为了实现变压器不拆引线计算绝缘电阻值的技术方案，将电源连接的两个并联支路的电阻分别接入变压器高压端的中性线引出端和高压三相输出端A、B、C短接的引出端，其中的中性线引出支路串接有标定电阻，且与变压器内的电阻满足一定的代数和关系。通过调节并联支路其中的电阻，使“电桥”达到纳伏级的平衡电压，从而计算变压器的绝缘电阻值。由此，电力工作人员可以在不拆变压器引线的情况下测量变压器的绝缘电阻值，从而判断变压器绝缘状态和变化规律；同时由于不对变压器及其相连的设备进行拆卸或断开引线，能够有效地提高工作效率和安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***的结构示意图。

图2是闭环控制流程图。

图3是变压器T型等效电路图。

其中，1代表测量电源，2代表变压器，21代表变压器高压端，21代表变压器低压端，23代表铁芯夹件，3代表线外等效设备，41、42代表纳伏表；

R1为第一电阻R1，R2为第二电阻R2，r为标定电阻r，r1和r2分别为变压器T型等效电路的第一等效电阻r1和第二等效电阻r2，r3为变压器T型等效电路的等效绝缘电阻，A、B和C分别为高压三相输出端A、B和C，A1、B1和C1分别为高压三相输出端A、B和C短接的引出端，p1为第一电阻R1和标定电阻r之间所取的节点，p2为R2输出端在与A1、B1和C1并接前之间所取的节点，O为中性线引出端，a、b和c为低压三相输出端，L代表线端，G代表屏蔽端，E代表接地端。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

一种不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，如图1所示，包括：测量电源1、第一电阻R1、第二电阻R2、标定电阻r、变压器2和线外等效设备3；

所述测量电源1具有线端L、屏蔽端G和接地端E；

所述变压器2具有高压端21和低压端22，所述高压端21具有中性线和高压三相输出端A、B和C，所述低压端22具有低压三相输出端a、b和c；

所述测量电源1的线端L分别与第一电阻R1和第二电阻R2的输入端电连接；

所述标定电阻r的输入端与第一电阻R1的输出端电连接，中性线通过中性线对应的引出端O与标定电阻r的输出端电连接；

所述高压三相输出端A、B和C分别通过各自对应的引出端A1、B1和C1短接后并接至第二电阻R2的输出端；

所述高压三相输出端A、B和C和第二电阻R2的输出端还与线外等效设备3电连接，所述低压三相输出端a、b和c短接后并联接地；

所述高压三相输出端A、B和C具有并接至测量电源1的屏蔽端G的瓷瓶。

更具体的，该瓷瓶为变压器高压套瓷瓶管，测量所述测量电源1的外壳、第一电阻R1的外壳、第二电阻R2的外壳以及标定电阻r的外壳连接并且接地构成屏蔽***。

在另一个实施的方式中，所述第二电阻R2为可调电阻。

在另一个实施的方式中，进一步包括用于调整所述第二电阻R2的电阻值的PID调节器。

在另一个实施的方式中，进一步包括纳伏表41、42，当所述第一电阻R1的两端与纳伏表41电连接时，测量第一电阻R1两端的电压值△u；

在所述第一电阻R1的输出端和标定电阻r之间作为电桥桥臂的部分取点p1，在所述第二电阻R2的输出端与高压三相输出端A、B和C短接的引出端并接前的作为电桥桥臂的部分取点p2，当所述点p1和p2与纳伏表42连接时，测量p1和p2两点间电压值△v。

在另一个实施的方式中，所述第一电阻R1为标准电阻。

在另一个实施的方式中，当所述第一电阻R1的电阻值为r₁，第二电阻R2的电阻值为r₂，且第三电阻标定电阻r的电阻值为r时，第一电阻R1、第二电阻R2和标定电阻r满足以下条件：

r+r₁＝r₂。

在另一个实施的方式中，所述PID调节器通过如图3所示的闭环控制而使用，具体过程如下：

首先设定所述第一电阻R1、第二电阻R2和标定电阻r的电阻值，再进一步对PID调节器进行设定，通过驱动调整第二电阻R2的电阻值，然后进一步判断以下测量条件：

|△v|≤1(nV)

如果不满足，则重新设定所述第一电阻R1、第二电阻R2和标定电阻r的电阻值。

在另一个实施的方式中，所述测量电源1为绝缘电阻测试仪。

在另一个实施的方式中，所述变压器2具有接地的铁芯夹件23。

一种基于上述不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***的测量方法，通过闭环控制调整所述第二电阻R2的电阻值，使纳伏表测量p1和p2两点间电压值|△v|小于1纳伏，同时测量第一电阻R1两端的电压△u，将电源电压值设为E，通过以下公式进行计算：

Z_x＝(R₁×E)÷(2×△u)

得到变压器2的绝缘电阻值Z_x。

为了更简略、清楚地表达变压器2在本发明提出的***中构成的部件和结构，图3示出了变压器T型等效电路图，其中可见的是，第一等效电阻r1的输入端所接的引线代表中性线并与标定电阻r的输出端电连接，第二等效电阻r2代表高压端21，其输出端作为三相输出端短接至引出端，第二电阻R2的输出端通过该引出端电连接至线外等效设备3。等效绝缘电阻r3的输出端接地，输入端分别与第一等效电阻r1的输出端和第二等效电阻r2的输入端电连接，由此能够代表变压器2的实际绝缘电阻。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，其特征在于，包括：测量电源(1)、第一电阻R1、第二电阻R2、标定电阻r、变压器(2)和线外等效设备(3)；

所述测量电源(1)具有线端L、屏蔽端G和接地端E；

所述变压器(2)具有高压端(21)和低压端(22)，所述高压端(21)具有中性线和高压三相输出端A、B和C，所述低压端(22)具有低压三相输出端a、b和c；

所述测量电源(1)的线端L分别与第一电阻R1和第二电阻R2的输入端电连接；

所述标定电阻r的输入端与第一电阻R1的输出端电连接，中性线通过中性线对应的引出端O与标定电阻r的输出端电连接；

所述高压三相输出端A、B和C分别通过各自对应的引出端A1、B1和C1短接后并接至第二电阻R2的输出端；

所述高压三相输出端A、B和C和第二电阻R2的输出端还与线外等效设备(3)电连接，所述低压三相输出端a、b和c短接后并联接地；

所述高压三相输出端A、B和C具有并接至测量电源(1)的屏蔽端G的瓷瓶。

2.根据权利要求1所述的不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，其特征在于，所述第二电阻R2为可调电阻。

3.根据权利要求2所述的不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，其特征在于，进一步包括用于调整所述第二电阻R2的电阻值的PID调节器。

4.根据权利要求3所述的不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，其特征在于，进一步包括纳伏表(41、42)，当所述第一电阻R1的两端与纳伏表(41)电连接时，测量第一电阻R1两端的电压值△u；

在所述第一电阻R1的输出端和标定电阻r之间取点p1，在所述第二电阻R2的输出端与高压三相输出端A、B和C短接的引出端并接前的部分取点p2，当所述点p1和p2与纳伏表(42)连接时，测量p1和p2两点间电压值△v。

5.根据权利要求1所述的不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，其特征在于，所述第一电阻R1为标准电阻。

6.根据权利要求5所述的不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，其特征在于，当所述第一电阻R1的电阻值为r₁，第二电阻R2的电阻值为r₂，且第三电阻标定电阻r的电阻值为r时，第一电阻R1、第二电阻R2和标定电阻r满足以下条件：

r+r₁＝r₂。

7.根据权利要求4和6所述的不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，其特征在于，所述PID调节器通过闭环控制而使用，具体过程如下：

首先设定所述第一电阻R1、第二电阻R2和标定电阻r的电阻值，再进一步对PID调节器进行设定，通过驱动调整第二电阻R2的电阻值，然后进一步判断以下测量条件：

|△v|≤1(nV)

如果不满足，则重新设定所述第一电阻R1、第二电阻R2和标定电阻r的电阻值。

8.根据权利要求1所述的不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，其特征在于，所述测量电源1为绝缘电阻测试仪。

9.根据权利要求1所述的不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的***，其特征在于，所述变压器具有接地的铁芯夹件(23)。

10.一种基于权利要求7的不拆除高压侧引线测量变压器绝缘电阻的测量方法，其特征在于，通过闭环控制调整所述第二电阻R2的电阻值，使纳伏表测量p1和p2两点间电压值|△v|小于1纳伏，同时测量第一电阻R1两端的电压△u，将电源电压值设为E，通过以下公式进行计算：

Z_x＝(R₁×E)÷(2×△u)

得到变压器的绝缘电阻值Z_x。