一種變壓器繞組變形檢測裝置的製作方法

2023-12-03 20:10:26

本實用新型涉及變形檢測技術領域，尤其涉及一種變壓器繞組變形檢測裝置。

背景技術：

隨著電網容量的增大，對電力系統的安全運行和供電可靠性的要求也逐步提高。由於一次電氣設備直接影響電力系統的穩定性，因此隨著對供電可靠性要求的提高，一次設備安全穩定運行的要求也隨之提高。大型電力變壓器是電網中最主要的一次電氣設備，同時也是電力系統各種設備中最重要且貴重的關鍵設備之一。由於電力變壓器的安全運行與否直接影響著電力系統的安全穩定運行，因而對於長期運行的電力變壓器若不及時對故障進行維修不僅會損害變壓器，而且還會對電網的正常運行造成影響，導致電力系統的崩潰，因此，對於電力變壓器故障診斷與監測有著非同尋常的意義。

在電力變壓器的長期運行過程中，經常會遭受各種短路電流衝擊，特別是變壓器出口與近區出現短路故障時，巨大的短路衝擊電流將使變壓器繞組受到正常運行時的數十倍甚至數百倍的電動力使變壓器繞組急劇發熱，這種情況下變壓器繞組很容易發生破損或者變形。在運輸、安裝或者吊罩過程中，電力變壓器經常會受到意外衝撞顛簸和振動，意外衝撞顛簸和振動也容易導致繞組發生變形。通過大量的實驗研究和實踐證明，變壓器繞組變形具有明顯的累積效應，當變壓器繞組變形累積到一定程度後，變壓器繞組的動穩定性將受到破壞，抗短路能力大幅下降，當變壓器繞組再次遭受短路衝擊時將失去動平衡，從而導致重大事故的發生，因此，如何有效診斷變壓器繞組是否存在鬆動或變形是判斷變壓器是否需要進行檢修處理的基礎。

變壓器繞組從電氣角度來看可視為一個由線性電阻、電感及電容等分布參數構成的無源線性網絡。當繞組發生機械變形時，電阻電感電容等分布參數發生變化，同時變壓器的漏抗與其形狀關係密切。國內外先後提出的可用於檢測變壓器繞組變形的方法主要包括短路阻抗法、率響應法等，但由於短路阻抗法靈敏度較低，故障檢出率較低，因而短路阻抗法、率響應法等方法只能在變壓器線圈整體變形較為嚴重時得到較為準確的診斷結果，不能提早做出應對措施。

技術實現要素：

本實用新型提供一種變壓器繞組變形檢測裝置，以解決現有變壓器繞組變形檢測方法只能檢測到較為嚴重的變壓器線圈整體變形。

本實用新型提供一種變壓器繞組變形檢測裝置，所述裝置包括依次串聯的電源、電流測量裝置和變壓器繞組，所述變壓器繞組的兩端分別電連接電壓測量裝置，所述電流測量裝置和所述電壓測量裝置分別電連接示波器。

優選地，所述變壓器繞組為幅向變形繞組、軸向變形繞組或餅間間距增大繞組。

優選地，所述裝置還包括負載電阻，所述負載電阻與所述變壓器繞組串接。

優選地，所述示波器為數字螢光示波器DPO4054。

優選地，所述電流測量裝置為皮爾森101線圈，所述電壓測量裝置為Tektronix P5100A探頭。

本實用新型的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

本實用新型提供了一種變壓器繞組變形檢測裝置，所述裝置包括依次串聯的電源、電流測量裝置和變壓器繞組，所述變壓器繞組的兩端分別電連接電壓測量裝置，所述電流測量裝置和所述電壓測量裝置分別電連接示波器。本實用新型通過電流測量裝置和電壓測量裝置測量通過變壓器繞組的電流以及變壓器繞組兩端的電壓，並將所測得的電流和電壓發送至示波器，以使示波器顯示測量波形，進而結合李薩如圖形特性參量綜合分析繞組響應的變化，進而判斷和分析繞組是否發生變形。由於變壓器繞組正常情況及變形情況下，李薩如圖形長軸與短軸的變化較為明顯，因此變壓器繞組發生輕微變形，本實用新型提供的變壓器繞組變形檢測裝置也能明顯檢測到，因而，本實用新型提供的變壓器繞組變形檢測裝置具有較高的靈敏度。

應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性和解釋性的，並不能限制本實用新型。

附圖說明

此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本實用新型的實施例，並與說明書一起用於解釋本實用新型的原理。

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對於本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的第一種變壓器繞組變形檢測裝置的結構圖；

圖2為本實用新型實施例提供的第二種變壓器繞組變形檢測裝置的結構圖；

圖3為本實用新型實施例提供的測量結果圖；

圖4為本實用新型實施例提供的圖3中的局部放大圖；

符號表示：

1-電源，2-電流測量裝置，3-變壓器繞組，4-電壓測量裝置，5-示波器，6-負載電阻。

具體實施方式

這裡將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式並不代表與本實用新型相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本實用新型的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

請參考附圖1，附圖1示出了本實用新型實施例提供的第一種變壓器繞組變形檢測裝置的結構圖。本實用新型實施例提供的變壓器繞組變形檢測裝置包括依次串聯的電源1、電流測量裝置2和變壓器繞組3，所述變壓器繞組3的兩端分別電連接電壓測量裝置4，所述電流測量裝置2和所述電壓測量裝置4分別電連接示波器5。電源1、電流測量裝置2和變壓器繞組3串接形成迴路。

具體的，電源1為整個變壓器繞組變形檢測裝置提供頻率為50Hz，電壓為220V的工頻電壓，以保證變壓器繞組變形檢測裝置中各設備的正常運行。

電流測量裝置2串接在電源1和電壓測量裝置4之間，以測量系統的電流，進而測量通過變壓器繞組3的電流。進一步，在本實用新型實施例中，電流測量裝置2可以為電流表、萬用表以及皮爾森101線圈等測量電流的裝置。優選地，電流測量裝置2為皮爾森101線圈。

變壓器繞組3為待檢測裝置。變壓器繞組3可以為正常繞組、幅向變形繞組、軸向變形繞組或餅間間距增大繞組，其中，幅向變形繞組的變形為相對於正常繞組偏移3.6cm的繞組；軸向變形繞組的變形為首端形成梯形長度和兩邊長分別為22.5cm，7cm，6cm的鼓包，中段形成梯形長度和兩邊長分別為23.5cm，8cm，6cm的鼓包；末端形成梯形長度和兩邊長分別為24.5cm，8cm，4.5cm的鼓包；餅間間距增大繞組的變形為首端餅間匝間距由原來10mm變為15mm。

電壓測量裝置4設置有兩個，兩個電壓測量裝置4分別連接在變壓器繞組3的兩端，以測量電壓經過變壓器繞組3後所產生的變化，即電壓差。進一步，在本實用新型實施例中，電壓測量裝置4可以為電壓表、萬用表以及Tektronix P5100A探頭等測量電流的裝置。優選地，根據示波器5的類型選擇而選取電壓測量裝置4為Tektronix P5100A探頭。

示波器5分別連接電流測量裝置2和兩個電壓測量裝置4，進而便於在示波器5上以電壓差為橫軸、電流為縱軸而顯示待檢測變壓器繞組3的波形，進而便於分析對比所測波形和李薩如圖形。進一步，在本實用新型實施例中，示波器5可以為數字示波器、模擬示波器以及數字螢光示波器DPO4054等。由於數字螢光示波器DPO4054具有10M樣點的記錄長度、2.5GS/s的取樣速率，因而能夠以較高的解析度將採集到的波形進行顯示，因而，在本實用新型實施例中優選選取數字螢光示波器DPO4054。與示波器5相對應的，當示波器5選取數字螢光示波器DPO4054時，電壓測量裝置4選取Tektronix P5100A探頭。

本實用新型實施例提供的變壓器繞組變形檢測裝置在對變壓器繞組3進行檢測時，將電源1、電流測量裝置2、待檢測的變壓器繞組3、電壓測量裝置4和示波器5按照附圖1所示的結構連接，形成電流迴路。電流測量裝置2檢測迴路中的電流，兩個電壓測量裝置4分別檢測待檢測的變壓器繞組3變壓前後的電壓，所測得的電流、電壓結果輸送至示波器5。示波器5對接收到的電流信號和電壓信號進行快速傅立葉變換(FFT，Fast Fourier Transformation)並提取基波分量，所提取的基波分量在中matlab(Matrix Laboratory，矩陣實驗室)構建仿真模型，並對信號進行處理，進而構成電壓電流李薩如特性的輸入輸出值，並在示波器5中顯示波形。變壓器繞組3正常情況下同李薩如圖形一致，均為橢圓形，當變壓器繞組3發生變形時，示波器5所顯示的波形發生變化。當變壓器繞組3發生軸向與幅向變形時，橢圓圖長軸與短軸比變壓器繞組3正常狀態下對應的橢圓圖的長軸要增大，且幅向變形的短軸增大程度要小於軸向變形；當變壓器繞組3發生餅間間距變化時，與變壓器繞組3正常狀態下的圖像相比，橢圓圖長軸增大、短軸變小，因此，可以通過橢圓的長軸與短軸的變化程度來判斷繞組發生變化的程度，即長軸與短軸相對正常的繞組變化程度越大，故障越嚴重。即使變壓器繞組3發生輕微變形，本實用新型實施例提供的變壓器繞組變形檢測裝置能夠進行相應檢測，且具有很高的靈敏度。

請參考附圖2，附圖2示出了本實用新型實施例提供的第二種變壓器繞組變形檢測裝置的結構圖。本實用新型實施例提供的變壓器繞組變形檢測裝置除去第一種變壓器繞組變形檢測裝置中的所有裝置外還包括負載電阻6，負載電阻6與變壓器繞組3串接，且未串接在兩個電壓測量裝置4之間。負載電阻6通常採用較大功率的電阻，如50Ω，以防止系統過電流對設備造成損害。本實用新型實施例提供的第二種變壓器繞組變形檢測裝置的具體檢測方法同第一種變壓器繞組變形檢測裝置，此處不再贅述。

本實用新型實施例還對健康繞組、匝間短路、幅向變形繞組、軸向變形繞組和餅間間距增大繞組進行了具體測量，其中，幅向變形繞組的變形為相對於正常繞組偏移3.6cm的繞組；軸向變形繞組的變形為首端形成梯形長度和兩邊長分別為22.5cm，7cm，6cm的鼓包，中段形成梯形長度和兩邊長分別為23.5cm，8cm，6cm的鼓包；末端形成梯形長度和兩邊長分別為24.5cm，8cm，4.5cm的鼓包；餅間間距增大繞組的變形為首端餅間匝間距由原來10mm變為15mm。測量結果請參考附圖3和附圖4。

從附圖3和附圖4中能夠看出，本實用新型實施例提供的變壓器繞組變形檢測裝置能夠有效檢測變壓器繞組是否發生變形，具有較高的靈敏度，且能夠有效區分是發生哪種變形。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡實用新型的公開後，將容易想到本實用新型的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本實用新型的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本實用新型的一般性原理並包括本實用新型未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本實用新型的真正範圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本實用新型並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本實用新型的範圍僅由所附的權利要求來限制。