卷鐵心片間短路故障下鐵心局部溫升試驗系統及方法與流程
2023-09-09 23:49:55 1
本發明屬於變壓器故障試驗領域，具體涉及一種卷鐵心片間短路故障下的變壓器局部溫升試驗系統。
背景技術：
變壓器是電力系統的重要設備之一，其正常運行與否直接影響到整個系統的穩定性和可靠性。近年來，我國提倡節能減排，卷鐵心由於損耗低的優點在電力系統中的應用越來越廣泛。現場運行中由絕緣故障導致的變壓器事故佔總事故的50％以上，其中片間短路故障就是鐵心故障中一種典型的絕緣故障。鐵心發生片間短路時，在主磁通的感應下會短路矽鋼片間形成故障環流，造成鐵心局部溫度升高，並隨著故障的發展會進一步破壞鐵心及繞組絕緣，甚至融化疊片，燒毀鐵心。因此有必要通過變壓器鐵心片間短路故障模擬試驗來探究片間短路故障與鐵心局部溫升的關聯性，研究其故障發生機理，從而為實際工程的優化設計等提供參考。
現有的片間短路故障的模擬試驗主要是對矽鋼片進行片間短路試驗，無法真實地反映變壓器鐵心不同位置上發生片間短路時局部溫升，可參考度較低，對真實變壓器做片間短路試驗主要是鐵心表面焊錫實現片間短路進行試驗，這樣的結果是無法重複試驗，而焊錫也會對試驗結果造成較大影響，且目前針對變壓器鐵心片間短路故障及其診斷工作，都是基於疊鐵心變壓器，尚沒有提出一種卷鐵心試驗系統及方法。
技術實現要素：
本發明針對現有技術存在的不足，提出一種卷鐵心片間短路故障下的鐵心局部溫升試驗系統及方法，以探究變壓器鐵心發生不同短路片數以及不同位置片間短路故障與鐵心故障區域局部溫升方面的關聯性，具有智能操作、靈敏度高，重複性強等特點。
本發明採用的技術解決方案是：
一種卷鐵心片間短路故障下的鐵心局部溫升試驗系統，用於測試片間短路故障下故障區域局部的溫升變化，主要包括計算機(1)、卷鐵心變壓器(2)、故障模擬夾件(3)、調壓器(4)、數據採集單元(5)；其中：
卷鐵心變壓器(2)具體包括卷鐵心(6)，高壓線圈(7)和低壓線圈(8)；高壓線圈(7)位於卷鐵心(6)的一側芯柱上，與調壓器(4)相連接；低壓線圈(8)位於卷鐵心(2)的另一側芯柱上，呈空載狀態；計算機(1)與故障模擬夾件(3)和數據採集單元(5)通過RS485進行通訊，故障模擬夾件(3)固定在卷鐵心(6)的上鐵軛處。
故障模擬夾件(3)具體包括夾板(9)、支撐螺杆(10)、螺帽(11)、絕緣塊(12)、銅片(13)、電磁繼電器(14)、單片機(15)、溫度探頭(16)以及整流器(17)；故障模擬夾件(3)的夾板(9)內部均勻地設置有七排二十一個溫度探頭(16)，探頭末端和夾板(9)的內側表面相齊，所有的溫度探頭都與數據採集單元(5)的對應通道相連接；七排溫度探頭的空隙處總共設置有六排18個絕緣塊(12)；每塊絕緣塊(12)一端覆蓋銅片(13)，另一端與電磁繼電器(14)相連接；電磁繼電器(14)與單片機(15)以及整流器(17)相連接，單片機(16)與計算機(1)相連接。
本發明的目的還在於，為上述鐵心局部溫升試驗系統提供一種簡便有效的實驗方法。
本發明所述的試驗方法步驟如下：
第一步：按照接線示意圖將實驗裝置接線連接好，將故障模擬夾件(3)固定在卷鐵心(6)的上鐵軛處。
第二步：調節調壓器(4)，使變壓器卷鐵心(6)一次側電壓達到額定值。
第三步：測量所有溫度探頭(16)所在位置的局部溫度，並將測量數據由數據採集單元(5)上傳至計算機(1)；
第四步：通過計算機(1)指令智能模擬夾件(3)自動完成完成位置a，30片短路片數下的鐵心片間短路；
第五步：測量此時所有溫度探頭(16)所在位置的局部溫度，並將測量數據由數據採集單元(5)上傳至計算機(1)；
第六步：重複第五、六步，完成鐵心上a～e位置，30-90片短路片數下的局部溫升測量數據上傳；
第七步：將不同位置、不同短路片數下的局部溫升數據由表格完成統計，並做相應的處理。
附圖說明
圖1為本發明系統及方法所涉及的硬體電路原理圖。
圖2為本發明系統及方法所涉及的故障模擬夾件內側結構圖。
圖3為本發明系統及方法所涉及的故障模擬夾件剖視圖。
圖4為本發明系統及方法所涉及的通訊原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步說明：
一種鐵心片間短路故障下鐵心局部溫升試驗系統，如圖1所示，包括計算機(1)、卷鐵心變壓器(2)、故障模擬夾件(3)、調壓器(4)、數據採集單元(5)；所述的卷鐵心變壓器(2)具體包括卷鐵心(6)，高壓線圈(7)和低壓線圈(8)；高壓線圈(7)位於卷鐵心(6)的一側芯柱上，與調壓器(4)相連接，低壓線圈(8)位於卷鐵心(2)的另一側芯柱上，呈空載狀態；
如圖2與圖3所示，所述的故障模擬夾件(3)具體包括夾板(9)、支撐螺杆(10)、螺帽(11)、絕緣塊(12)、銅片(13)、電磁繼電器(14)、單片機(15)、溫度探頭(16)以及整流器(17)；故障模擬夾件(3)的夾板(9)內部均勻地設置有七排二十一個溫度探頭(16)，從左至右每排分別標號為位置A、B、C、D、E、F、G，探頭末端和夾板(9)的內側表面相齊，所有的溫度探頭(16)都與數據採集單元(5)的對應通道相連接；七排溫度探頭(16)的空隙處總共設置有六排18個絕緣塊(12)，每排分別標號為位置a、b、c、d、e、f；每塊絕緣塊(12)一端覆蓋一片10mm×10mm(30片矽鋼片厚度)的銅片(13)，另一端與電磁繼電器(14)相連接，電磁繼電器(14)與單片機(15)以及整流器(17)相連接，單片機(16)與計算機(1)相連接；
如圖4所示，計算機(1)與故障模擬夾件(6)通過RS485通訊，指令單片機(16)使電磁繼電器(15)動作控制絕緣塊(13)的彈出與收縮，當上下夾板(10)對應位置的絕緣塊(13)同時彈出，其上面的銅片(14)與鐵心(3)接觸即實現鐵心片間短路；同一排絕緣塊中的一塊可以實現10mm(30片矽鋼片)的片間短路，通過控制同一排不同絕緣塊(13)伸出可以實現10mm(30片矽鋼片)、20mm(60片矽鋼片)以及30mm(90片矽鋼片)的片間短路，通過控制不同排絕緣塊伸出可實現不同短路位置的片間短路故障；計算機(1)與數據採集單元(6)通過RS485通訊，故障區域A-G位置二十一個溫度探頭(16)測量得到的故障區域的局部溫升數據通過數據採集單元(6)上傳至計算機；所有儀器由實驗室電源(220V)完成供電，整流器(17)將電源的220V交流電轉換為直流電，進而給電磁繼電器(14)供電。
一種卷鐵心片間短路故障下的鐵心局部溫升試驗方法，具體步驟如下：
第一步：按照接線示意圖將實驗裝置接線連接好，將故障模擬夾件(3)固定在卷鐵心(6)的上鐵軛處；
第二步：調節調壓器(4)，使變壓器卷鐵心(6)一次側電壓達到額定值；
第三步：測量所有溫度探頭(16)所在位置的局部溫度，並將測量數據由數據採集單元(5)上傳至計算機(1)；
第四步：通過計算機(1)指令智能模擬夾件(3)自動完成完成位置a，30片短路片數下的鐵心片間短路；
第五步：測量此時所有溫度探頭(16)所在位置的局部溫度，並將測量數據由數據採集單元(5)上傳至計算機(1)；
第六步：重複第五、六步，完成鐵心上a～e位置，30-90片短路片數下的局部溫升測量數據上傳；
第七步：將不同位置、不同短路片數下的局部溫升數據由表格完成統計，並做相應的處理。