CN112444689A - 一种变压器温升试验方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变压器温升试验方法，其中变压器的高压侧包括两个并联的高压线圈，低压侧包括分别与两个高压线圈对应的两个独立的低压线圈；每个低压线圈具有若干个分接档位，两个低压线圈中相同档位线圈的运行电流相同，温升试验方法包括：将两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈相互串联短路；向变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流。本发明还提供相应的装置。本发明所述变压器温升试验方法及装置通过将低压侧相同档位的两个线圈串联短接，可以实现低压侧线圈同时加载时各个档位的温升试验，全面考核变压器实际运行工况，解决了此类变压器温升试验不足的问题。

Description

一种变压器温升试验方法及装置

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，具体涉及一种变压器温升试验方法，以及一种变压器温升试验装置。

背景技术

多晶硅还原炉是制造多晶硅的必要设备，在多晶硅产品的生产过程中，需使用多晶硅还原炉变压器提供电源。多晶硅还原炉变压器既需要满足调压要求，又需要为调压电路提供精确的电阻值，具体要求包括：在使用过程中要求变压器具有良好的抗短路能力和抗***电源谐波能力；在还原炉工作初期，硅芯直径细，阻值大，需施加较高电压，变压器电感要求大，随着硅的沉积，硅芯逐渐变大，阻值变小，需要较低电压，变压器电感要求低，在整个工作过程中，变压器需要输出的电流从100多安增加到几千安，电压从几千伏降低到几百伏，对变压器的要求较高。

变压器的温升试验是制造厂在试验中鉴定变压器产品质量的重要试验项目之一。温升试验的目的就是要确定变压器各种部件在温升条件下的各项参数是否符合有关标准规定的要求，从而为变压器长期安全运行提供可靠的依据。因此，温升试验关系到变压器的安全性、可靠性和使用寿命；如果在变压器制造厂内温升试验方法不合理，不全面，没有将变压器实际运行工况考核全面，将给此类变压器运行留下安全隐患。

目前，多晶硅还原炉变压器的高压侧进线电源相数为三相，低压侧输出相数为单相，低压绕组可同时输出多种不同的电压和电流，并且部分电压档的电流值非常大。对于一些大容量、大电流的多晶硅干式还原炉用变压器，其工作原理复杂，运行工况特殊，需要对其进行的温升试验已经超出目前国家标准GB 1094.2-2013、GB 1094.11-2007的范畴。对于这些变压器的温升试验方法目前还没有可依据的标准；并且，通常的温升试验只进行低压侧单个低压最大档位的温升测试，而对于低压线圈同时负载的其它分接档位的温升性能无法进行测试，使得其它分接档位的温升性能不能得到有效验证。

发明内容

为了至少部分解决现有技术中存在的多晶硅还原炉变压器无法进行各个不同档位温升试验的技术问题而完成了本发明。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种变压器温升试验方法，所述变压器的高压侧包括两个并联的高压线圈，所述变压器的低压侧包括分别与两个高压线圈对应的两个独立的低压线圈；每个低压线圈具有若干个分接档位，两个低压线圈中相同档位线圈的运行电流相同，所述温升试验方法包括：

将两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈相互串联短路；

向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流。

进一步的，所述每个低压线圈具有3～6个分接档位。

进一步的，所述温升试验方法具体包括：

依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路；

在两个低压线圈中每一组相同档位线圈相互串联短路时，就向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中该组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流，直至完成两个低压线圈各个档位的温升试验。

进一步的，所述依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路，包括：按照从高档位到低档位的顺序，或者按照从低档位到高档位的顺序，依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路。

进一步的，所述温升试验方法还包括：

当两个低压线圈的总匝数相同，且进行其最大档位的温升试验时，将两个低压线圈各自的最大档位线圈分别短接；

向高压侧施加试验电流，以使两个低压线圈各自的最大档位线圈的运行电流达到额定工作电流，从而完成两个低压线圈最大档位的温升试验。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种变压器温升试验装置，所述变压器的高压侧包括两个并联的高压线圈，所述变压器的低压侧包括分别与两个高压线圈对应的两个独立的低压线圈；每个低压线圈具有若干个分接档位，每个档位具有对应的出头端子，两个低压线圈中相同档位线圈的运行电流相同，所述温升试验装置包括：电源和连接装置；

所述连接装置连接在两个低压线圈之间，用于将两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈相互串联短路；

所述电源连接至所述变压器的高压侧，用于向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流。

进一步的，所述每个低压线圈具有3～6个分接档位。

进一步的，所述连接装置具体用于，依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路；

所述电源具体用于，在所述连接装置将两个低压线圈中每一组相同档位线圈相互串联短路时，就向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中该组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流，直至完成两个低压线圈各个档位的温升试验。

进一步的，所述两个低压线圈的分接档位的排列顺序相同，其分接档位的排列顺序为，由内至外从高档位到低档位排列或从低档位到高档位排列，且档位越高，线圈匝数越多。

进一步的，所述连接装置还用于，当两个低压线圈的总匝数相同，且进行最大档位的温升试验时，将两个低压线圈各自的最大档位线圈分别短接；

所述电源还用于，向高压侧施加试验电流，以使两个低压线圈各自的最大档位线圈的运行电流达到额定工作电流，从而完成两个低压线圈最大档位的温升试验。

有益效果：

本发明所述变压器温升试验方法及装置，通过将低压侧相同档位的两个线圈串联短接，在高压侧线圈施加试验电流；高压侧的并联线圈自动分配电流，使低压侧两个对应档位线圈达到额定工作电流，可以实现低压侧线圈同时加载时各个档位的温升试验，全面考核变压器实际运行工况，解决了此类变压器温升试验不足的问题，使所有全穿越工况温升性能能够在温升试验中进行验证，提前预防变压器运行中出现热故障，检测出变压器运行可能出现的异常情况和安全隐患。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种变压器温升试验方法的示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种变压器温升试验方法适用的一种变压器线圈的排列示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种变压器温升试验方法的变压器高压侧线圈接线原理图；

图4为本发明实施例一提供的一种变压器温升试验方法的变压器第1档位的温升试验时的低压侧线圈接线原理图；

图5为本发明实施例一提供的一种变压器温升试验方法的变压器第2档位的温升试验时的低压侧线圈接线原理图；

图6为本发明实施例一提供的一种变压器温升试验方法的变压器第3档位的温升试验时的低压侧线圈接线原理图；

图7为本发明实施例一提供的一种变压器温升试验方法的变压器第4档位的温升试验时的低压侧线圈接线原理图；

图8为本发明实施例一提供的一种变压器温升试验方法的变压器第5档位的温升试验时的低压侧线圈接线原理图；

图9为本发明实施例一提供的另一种变压器温升试验方法的变压器第5档位的温升试验时的低压侧线圈接线原理图；

图10为本发明实施例二提供的一种变压器温升试验装置的架构图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种变压器温升试验方法，所述变压器的高压侧包括两个并联的高压线圈，所述变压器的低压侧包括分别与两个高压线圈对应的两个独立的低压线圈；每个低压线圈具有若干个分接档位，两个低压线圈中相同档位线圈的运行电流相同，所述温升试验方法包括：

步骤S1：将两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈相互串联短路；

步骤S2：向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流。

多晶硅还原炉变压器在运行中高压侧并联，低压侧两路独立运行。运行中会出现半穿越运行情况，即低压上部线圈或下部线圈单独运行的情况，也会出现全穿越运行情况，即低压上部线圈和下部线圈同时运行情况。

如图2所示，为本发明技术方案所应用的其中一种变压器线圈排列结构。高压侧线圈为上下两部分并联结构；低压侧线圈分为上下两个独立部分，每个低压侧线圈有5个分接档位。每个档位表示为一个分接线圈，上部由内到外排列为LW₁₅ LW₁₄ LW₁₃ LW₁₂ LW₁₁，下部由内到外排列为LW₂₅ LW₂₄ LW₂₃ LW₂₂ LW₂₁。上下两部分分别有5个分接档位，串联接线，运行中上部线圈通过D₁₅、D₁₄、D₁₃、D₁₂和D₁₁选择不同档位；下部线圈通过D₂₅、D₂₄、D₂₃、D₂₂和D₂₁出头端子选择不同档位。基于多晶硅还原炉的工作原理，低压侧上、下对应档位运行电压不同，但运行电流相同。上、下对应的线圈在运行中，低压线圈从铁心处从内侧向外侧逐档降低电压，调档的过程上下线圈同步调档。

通常温升试验只进行低压最大档位的全穿越工况温升，即从高压侧施加电流，低压侧上下最大档位分接分别短路。因为低压上下两部分总的安匝(线圈匝数与线圈通过的电流的乘积)相同，在这种情况下，高压侧电流达到额定工作电流时，低压侧上下两路即可达到额定工作电流。这个试验方法可以验证低压最大分接时的温升性能，但对于其它分接档位的温升性能，不能得到有效验证。

由于低压线圈5个分接端由内到外电压逐渐降低，电流逐渐增大，因此，在低压线圈最大分接时做温升，低压外侧线圈电流达不到最大工作电流，所以此种工况下低压外侧线圈温升较低，不能得到低压外侧线圈的最大温升值。

通过将低压侧上、下线圈的其中一组相同档位的出头端子相互串联短路；可以满足上、下线圈的相同档位的电流相同，在高压侧施加低压侧各个分接时的总安匝。这样，低压上下线圈能够实现一样的工作电流，达到与产品运行工况一致的状态。并且高压侧上下两部分并联的线圈的电流将自动根据其对应的低压的安匝分配。在高压侧施加的电流为并联的两个线圈的电流相加的电流。通过这种试验接线方法，能够对低压外侧4个线圈温升性能进行验证，弥补原试验案不能完全验证低压线圈温升性能的方缺陷。

进一步的，所述每个低压线圈具有3～6个分接档位。

对应低压侧的的上、下线圈的分接数，对此不作限制，只要将额定电流相同的档位的线圈串接即可，一般分接数为3-6个，温升测试的变压器的类型包含单相变压器、三相变压器，油浸式变压器和干式变压器等。

进一步的，所述温升试验方法具体包括：

依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路；

在两个低压线圈中每一组相同档位线圈相互串联短路时，就向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中该组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流，直至完成两个低压线圈各个档位的温升试验

对应将所有档位全部进行测试可以更好的检测变压器的温升性能。

进行温升试验时，变压器高压侧线圈接线原理图如图3所示，两个线圈并联，由主线上的电源提供电流；在第1档位温升试验时，方案实施低压侧线圈接线原理如图4所示，将上下低压线圈LW₁₁与LW₂₁串联后短接，具体端子连接顺序为D₁₁-D₁₀-D₂₁-D20-D₁₁，从高压侧施加试验电流，施加电流使低压线圈LW₁₁与LW₂₁电流达到额定工作电流，其余操作方法按温升试验标准规定执行。

常规干式变压器试验方法一般采用模拟负载法，第一阶段从高压侧输入额定电压，试验线路与空载试验完全相同。试验中每1小时记录一次监视部位温度(铁心)；当产品处于额定发热状态下，监视部位的温升不再上升1K时，认为温升已经稳定，读取铁心温度θ₁和环境温度θ₂，它们之差即为铁心温升。分别测量高低电阻。第二阶段从高压侧输入额定电流，试验线路与空负载试验完全相同。试验中每1小时记录一次监视部位温度(铁心)；当产品处于额定发热状态下，监视部位的温升不再上升1K时，认为温升已经稳定，读取铁心温度θ₁和环境温度θ₂，它们之差即为铁心温升。分别测量高低压电阻绘制热电阻曲线，通过计算得出变压器铁心及线圈温升。

在第2档位温升试验时，方案实施低压侧线圈接线原理如图5所示，将上下低压线圈LW₁₂ LW₁₁与LW₂₂ LW₂₁一起串联后短接，具体端子连接顺序为D₁₂-D₁₀-D₂₂-D₂₀-D₁₂，从高压侧施加试验电流，施加电流使低压线圈LW₁₂与LW₂₂电流达到额定工作电流，其余操作方法按温升试验标准规定执行。

在第3档位温升试验时，方案实施低压侧线圈接线原理如图6所示，将上下低压线圈LW₁₃ LW₁₂ LW₁₁与LW₂₃ LW₂₂ LW₂₁一起串联后短接，具体端子连接顺序为D₁₃-D₁₀-D₂₃-D₂₀-D₁₃，从高压侧施加试验电流，施加电流使低压线圈LW₁₃与LW₂₃电流达到额定工作电流，其余操作方法按温升试验标准规定执行。

在第4档位温升试验时，方案实施低压侧线圈接线原理如图7所示，将上下低压线圈LW₁₄ LW₁₃ LW₁₂ LW₁₁与LW₂₄ LW₂₃ LW₂₂ LW₂₁一起串联后短接，具体端子连接顺序为D₁₄-D₁₀-D₂₄-D₂₀-D₁₄，从高压侧施加试验电流，施加电流使低压线圈LW₁₄与LW₂₄电流达到额定工作电流，其余操作方法按温升试验标准规定执行。

在第5档位温升试验时，方案实施低压侧线圈接线原理如图8所示，将上下低压线圈LW₁₅ LW₁₄ LW₁₃ LW₁₂ LW₁₁与LW₂₅ LW₂₄ LW₂₃ LW₂₂ LW₂₁一起串联后短接，具体端子连接顺序为D₁₅-D₁₀-D₂₅-D₂₀-D₁₅，从高压侧施加试验电流，施加电流使低压线圈LW₁₅与LW₂₅电流达到额定工作电流，其余操作方法按温升试验标准规定执行。

优选的，根据变压器的使用情况及类型，还可以选择其中的一种或几种档位进行温升试验。

进一步的，所述依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路，包括：按照从高档位到低档位的顺序，或者按照从低档位到高档位的顺序，依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路。

如图2所示的变压器线圈为从靠近铁心柱由内外将档位从高到低排列，档位越高，线圈匝数越多。最高档位为5挡，线圈匝数最多。由内到外电压逐渐降低，电流逐渐增大，当然也可以根据线圈的绕线方式，将档位从靠近铁心柱由内外将档位从低到高排列。

进一步的，所述温升试验方法还包括：

当两个低压线圈的总匝数相同，且进行其最大档位的温升试验时，将两个低压线圈各自的最大档位线圈分别短接；

向高压侧施加试验电流，以使两个低压线圈各自的最大档位线圈的运行电流达到额定工作电流，从而完成两个低压线圈最大档位的温升试验。在第5档位温升试验时，因为低压上下两个线圈的总匝数及电流是相同的，此时还可以通过将上下两个低压线圈分别短路的方法进行温升试验。此时方案实施低压侧线圈接线原理如图9所示，将上下低压线圈LW₁₅ LW₁₄ LW₁₃ LW₁₂ LW₁₁与LW₂₅ LW₂₄ LW₂₃ LW₂₂ LW₂₁分别串联后短接，具体端子连接顺序为D₁₅-D₁₀，D₂₅-D₂₀，从高压侧施加试验电流，施加电流使低压线圈LW₁₅与LW₂₅电流达到额定工作电流，其余操作方法按温升试验标准规定执行。

需要说明的是，在按上述方案接线时，需根据低压线圈的绕向确定连接端子顺序，实例中所述的方案上下低压线圈是绕向相反，若绕向相同，需要相应调整，保证上下低压线圈所产生的磁势方向相同。

实施例二

根据本发明的另一方面，如图10所示，本发明还提供一种变压器温升试验装置，所述变压器的高压侧包括两个并联的高压线圈，所述变压器的低压侧包括分别与两个高压线圈对应的两个独立的低压线圈；每个低压线圈具有若干个分接档位，每个档位具有对应的出头端子，两个低压线圈中相同档位线圈的运行电流相同，所述温升试验装置包括：电源2和连接装置3；

所述连接装置3连接在变压器1的两个低压线圈之间，用于将两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈相互串联短路；

所述电源2连接至所述变压器1的高压侧，用于向所述变压器1的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流。

进一步的，所述每个低压线圈具有3～6个分接档位。

所述低压侧每个线圈的分接数为3～6个，将低压侧的两个线圈各分为3～6个分接档位。

进一步的，所述连接装置3具体用于，依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路；

所述电源2具体用于，在所述连接装置将两个低压线圈中每一组相同档位线圈相互串联短路时，就向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中该组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流，直至完成两个低压线圈各个档位的温升试验。

进一步的，所述两个低压线圈的分接档位的排列顺序相同，其分接档位的排列顺序为，由内至外从高档位到低档位排列或从低档位到高档位排列，且档位越高，线圈匝数越多。

进一步的，所述连接装置3还用于，当两个低压线圈的总匝数相同，且进行最大档位的温升试验时，将两个低压线圈各自的最大档位线圈分别短接；

所述电源2还用于，向高压侧施加试验电流，以使两个低压线圈各自的最大档位线圈的运行电流达到额定工作电流，从而完成两个低压线圈最大档位的温升试验。

在本实施例的一个优选情况中，所述连接装置3包括两个连接器，其中一个连接器用于连接上低压线圈，另一个连接器用于连接下低压线圈，且两个连接器之间可以视情况连接与否；当两个低压线圈的总匝数相同，且进行最大档位的温升试验时，2套连接器分别连接到两个低压侧线圈的最大档位的端子之间，使两个低压线圈最大档位线圈各自分别短接；以完成温升试验。

对于本装置实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见前述方法实施例一中的对应过程，在此不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变压器温升试验方法，所述变压器的高压侧包括两个并联的高压线圈，所述变压器的低压侧包括分别与两个高压线圈对应的两个独立的低压线圈；每个低压线圈具有若干个分接档位，两个低压线圈中相同档位线圈的运行电流相同，其特征在于，所述温升试验方法包括：

将两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈相互串联短路；

向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流。

2.根据权利要求1所述的变压器温升试验方法，其特征在于，所述每个低压线圈具有3～6个分接档位。

3.根据权利要求1所述的变压器温升试验方法，其特征在于，所述温升试验方法具体包括：

依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路；

在两个低压线圈中每一组相同档位线圈相互串联短路时，就向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中该组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流，直至完成两个低压线圈各个档位的温升试验。

4.根据权利要求3所述的变压器温升试验方法，其特征在于，所述依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路，包括：按照从高档位到低档位的顺序，或者按照从低档位到高档位的顺序，依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路。

5.根据权利要求4所述的变压器温升试验方法，其特征在于，所述温升试验方法还包括：

当两个低压线圈的总匝数相同，且进行其最大档位的温升试验时，将两个低压线圈各自的最大档位线圈分别短接；

向高压侧施加试验电流，以使两个低压线圈各自的最大档位线圈的运行电流达到额定工作电流，从而完成两个低压线圈最大档位的温升试验。

6.一种变压器温升试验装置，所述变压器的高压侧包括两个并联的高压线圈，所述变压器的低压侧包括分别与两个高压线圈对应的两个独立的低压线圈；每个低压线圈具有若干个分接档位，每个档位具有对应的出头端子，两个低压线圈中相同档位线圈的运行电流相同，其特征在于，所述温升试验装置包括：电源和连接装置；

所述连接装置连接在两个低压线圈之间，用于将两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈相互串联短路；

所述电源连接至所述变压器的高压侧，用于向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中待试验的一组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流。

7.根据权利要求6所述的变压器温升试验装置，其特征在于，所述每个低压线圈具有3～6个分接档位。

8.根据权利要求6所述的变压器温升试验装置，其特征在于，

所述连接装置具体用于，依次将两个低压线圈中各组相同档位线圈相互串联短路；

所述电源具体用于，在所述连接装置将两个低压线圈中每一组相同档位线圈相互串联短路时，就向所述变压器的高压侧施加试验电流，以使低压侧的两个低压线圈中该组相同档位线圈的运行电流达到额定工作电流，直至完成两个低压线圈各个档位的温升试验。

9.根据权利要求6所述的变压器温升试验装置，其特征在于，所述两个低压线圈的分接档位的排列顺序相同，其分接档位的排列顺序为，由内至外从高档位到低档位排列或从低档位到高档位排列，且档位越高，线圈匝数越多。

10.根据权利要求9所述的变压器温升试验装置，其特征在于，

所述连接装置还用于，当两个低压线圈的总匝数相同，且进行最大档位的温升试验时，将两个低压线圈各自的最大档位线圈分别短接；

所述电源还用于，向高压侧施加试验电流，以使两个低压线圈各自的最大档位线圈的运行电流达到额定工作电流，从而完成两个低压线圈最大档位的温升试验。

Images