鐵心多點接地故障下繞組頻率響應測量系統及方法與流程
2023-08-10 12:41:21 2
本發明屬於變壓器故障的測試領域，更具體說涉及一種變壓器鐵心多點接地故障下的繞組頻率響應測量系統，還涉及變壓器鐵心多點接地故障下的繞組頻率響應的測量方法。
背景技術：
變壓器是電力系統的重要設備之一，其能否正常運行影響著電力系統的安全性和可靠性。鐵心與繞組是變壓器最主要的兩個部件，鐵心多點接地與繞組變形是常見的變壓器故障。
變壓器正常運行時，為了防止鐵心對地出現懸浮電位，從而造成鐵心對地的斷續性擊穿放點，鐵心必須有一點可靠接地，但當鐵心出現兩點以上接地時，鐵心間的不均勻電位就會在接地點之間形成環流，鐵心接地故障會造成變壓器的不正常運行。而變壓器繞組的頻率響應與鐵心狀態存在一定的影響關係，如鐵心是否接地、多點接地等。而常見的繞組頻率響應研究平臺均是基於鐵心正常運行狀態下的，目前還沒有針對鐵心多點接地及繞組頻率響應關聯性的研究裝置。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種變壓器鐵心多點接地故障下繞組頻率響應測量系統，以確定變壓器鐵心多點接地故障與繞組頻率響應之間的關聯性。
本發明的另一個目的是採用變壓器鐵心多點接地故障下繞組頻率響應測量系統的測量方法。
為實現上述目的，本發明的技術方案為：
一種變壓器鐵心多點接地故障下繞組頻率響應測量系統，主要包括：計算機、通訊轉換控制模塊、故障模擬模塊、變壓器、頻響分析儀；其中，計算機與通訊轉換控制模塊相連，通訊轉換控制模塊控制故障模擬模塊和頻響分析儀；變壓器的鐵心是卷鐵心，鐵心經接地線與故障模擬模塊連接；所述鐵心上繞制有高低壓繞組，高低壓繞組與頻響分析儀連接。
本發明的繞組頻率響應測量系統中，所述接地線組有八根接地線，兩個一組，分別從卷鐵心的上鐵軛、下鐵軛引出，其中：上鐵軛接地線組一從上鐵軛30％帶級位置處引出；上鐵軛接地線組二從上鐵軛約70％帶級位置處引出；下鐵軛接地線組一從下鐵軛30％帶級位置處引出；下鐵軛接地線組二從下鐵軛70％帶級位置處引出；各接地線組從鐵軛相應部位兩相鄰矽鋼片上引出：上鐵軛接地線組一包含接地線一和接地線二；上鐵軛接地線組二包含接地線三和接地線四；下鐵軛接地線組二包含接地線五和接地線六；下鐵軛接地線組一包含接地線七和接地線八；
所述的故障模擬模塊內有二個並聯的可調電阻，即第一可調電阻，第二可調電阻，八個繼電器及一個接地片12；各可調電阻的一端與接地片12連接，另一端通過一繼電器與接地線相連；各可調電阻的右側均通過繼電器組與卷鐵心引出的接地線組相連，即：
繼電器一與接地線一相連；繼電器二、繼電器三、繼電器四分別與接地線二、接地線三、接地線四相連；繼電器五與接地線五相連，繼電器六、繼電器七、繼電器八分別與接地線六、接地線七、接地線八相連，繼電器另一端與接地片連接,通過繼電器的通斷即可實現不同的接地線接地；
箱體的上表面設置有二個旋鈕，二個電阻顯示模塊，一個電流顯示模塊，八個外部接線端子和一個羅氏線圈；所述旋鈕分別與第一可調電阻、第二可調電阻相連；所述電阻顯示模塊分別與第一可調電阻、第二可調電阻並聯；所述電流顯示模塊與羅氏線圈並聯，羅氏線圈套在總接地線上；所述八個外部接線端子分別與接地線一一相連。
通過高低壓繞組與頻響分析儀連接，可測量出不同接地狀況下繞組頻率響應曲線。
基於本發明變壓器鐵心多點接地故障下繞組頻率響應測量系統，其測量方法具體包括以下步驟：
1)計算機向通訊轉換控制模塊發送指令，控制故障模擬模塊中某個繼電器的通斷，對變壓器設置一種鐵心接地故障；
2)計算機向通訊轉換控制模塊發送指令，使用頻響分析儀測出繞組的頻率響應數據，並將數據通過通訊轉換控制模塊傳輸到計算機；
3).重複步驟1)和2)；
4)測量得到不同接地故障情況及其對應的繞組頻率響應曲線，並計算相關係數進行分析。
本發明與現有技術相比，其顯著優點是：基於本發明的系統，可以模擬鐵心不同位置多點接地故障，並探究其對故障電流的大小及頻響曲線的影響，保障變壓器安全運行，防止事故發生，本發明操作簡單，運行方便。
附圖說明
圖1為本發明的總體結構示意圖。
圖2為本發明的變壓器結構示意圖。
圖3為本發明的鐵心與接地線連接示意圖。
圖4為本發明的故障模擬模塊內部結構示意圖。
圖5為本發明的故障模擬模塊箱體面板示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步的說明。
圖1為本發明的總體結構示意圖，其主要包括：計算機、通訊轉換控制模塊、故障模擬模塊、頻響分析儀、變壓器，所述計算機與通訊轉換控制模塊相連，通訊轉換控制模塊控制故障模擬模塊和頻響分析儀，故障模擬模塊經接地與變壓器連接，控制實現鐵心多點接地，頻響分析儀經繞組與變壓器連接，可測量得到變壓器繞組的頻率響應。
圖2為本發明的變壓器結構示意圖，所述變壓器的鐵心1是卷鐵心，鐵心1經接地線組與故障模擬模塊連接，所述鐵心1上繞制有高低壓繞組2，高低壓繞組2與頻響分析儀連接。
圖3為本發明的鐵心與接地線連接示意圖，接地線均採用漆包線材料，防止在接出過程中造成短路。接地線組有八根接地線，兩個一組，分別從卷鐵心的上鐵軛、下鐵軛引出，其中：上鐵軛接地線組一從上鐵軛30％帶級位置處引出；上鐵軛接地線組二從上鐵軛約70％帶級位置處引出；下鐵軛接地線組一從下鐵軛30％帶級位置處引出；下鐵軛接地線組二從下鐵軛70％帶級位置處引出；各接地線組從鐵軛相應部位兩相鄰矽鋼片上引出：上鐵軛接地線組一包含接地線一3和接地線二4；上鐵軛接地線組二包含接地線三5和接地線四6；下鐵軛接地線組二包含接地線五7和接地線六8；下鐵軛接地線組一包含接地線七9接地線八10；
圖4為故障模擬模塊內部結構示意圖，有二個並聯的可調電阻，即第一可調電阻(r1)，第二可調電阻(r2)，八個繼電器(j1～j8)及一個接地片12；各可調電阻的一端與接地片12連接，另一端通過一繼電器與接地線相連；各可調電阻的右側均通過繼電器組與卷鐵心引出的接地線組相連，即：
繼電器一(j1)與接地線一3相連；繼電器二(j2)、繼電器三(j3)、繼電器四(j4)分別與接地線二4、接地線三5、接地線四6相連；繼電器五(j5)與接地線五7相連，繼電器六(j6)、繼電器七(j7)、繼電器八(j8)分別與接地線六8、接地線七9、接地線八10相連，繼電器另一端與接地片12連接,通過繼電器的通斷即可實現不同的接地線接地；
箱體11的上表面設置有二個旋鈕，二個電阻顯示模塊，一個電流顯示模塊15，八個外部接線端子和一個羅氏線圈24；所述旋鈕分別與第一可調電阻、第二可調電阻相連；所述電阻顯示模塊分別與第一可調電阻、第二可調電阻並聯；所述電流顯示模塊(15)與羅氏線圈(24)並聯，羅氏線圈(24)套在總接地線上；所述八個外部接線端子分別與接地線一一相連。
其主要包括二個可調電阻r1，r2、八個繼電器及一個接地片12，其均置於箱體11內，繼電器j1與接地線3相連，繼電器j2、j3、j4分別與接地線4、5、6相連，繼電器j5與接地線相連，繼電器j6、j7、j8分別與接地線8、9、10相連，繼電器j1～j8另一端與接地片12連接。
圖5為本發明的故障模擬模塊箱體面板示意圖，所述箱體11採用複合結構，內層為環氧樹脂材料，外層為鋼材料，以達到與外界較好的隔離作用，箱體11的上表面設置有二個旋鈕s1，s2，二個電阻顯示模塊13，14，一個電流顯示模塊15，八個外部接線端子16～23和一個羅氏線圈24。所述旋鈕s1、s2分別與可調電阻r1、r2相連，電阻顯示模塊13、14分別與可調電阻r1、r2並聯，通過旋鈕s1、s2調節改變電阻值，顯示模塊顯示電阻值大小。八個外部接線端子16～23分別與接地線3～10相連，電流顯示模塊15與羅氏線圈24並聯，羅氏線圈24套在總接地線上，可達到實時監測接地電流的目的。
本發明的實施方式是卷鐵心不同位置多點接地的故障模擬，下面以上鐵軛為實例，對本發明卷鐵心上鐵軛不同位置的多點接地故障模擬作進一步的詳細描述：
正常運行狀態：模擬卷鐵心變壓器正常運行時，將接地線一3接地，即將繼電器j1閉合，其餘繼電器處於斷開狀態。
故障位置一：上鐵軛的兩個處於不同帶級位置的接地線一3和接地線三5同時接地，其他接地線處於開路，即將繼電器一j1和繼電器三j3閉合，其餘繼電器處於斷開狀態。
故障位置二：上鐵軛的兩個處於同一帶級位置的接地線一3和接地線二4同時接地，其他接地線處於開路，即將繼電器一j1和繼電器二j2閉合，其餘繼電器處於斷開狀態。
故障位置三：上鐵軛的兩個處於不同帶級位置的接地線一3和接地線四6同時接地，其他接地線處於開路，即將繼電器一j1和繼電器四j4閉合，其餘繼電器處於斷開狀態。
基於所述的測量系統，其測量方法具體包括以下步驟：
1)計算機向通訊轉換控制模塊發送指令，控制故障模擬模塊，中某個繼電器的通斷，對變壓器設置一種鐵心接地故障；
2)計算機向通訊轉換控制模塊發送指令，使用頻響分析儀測出繞組的頻率響應數據，並將數據通過通訊轉換控制模塊傳輸到計算機；
3)重複步驟1)和2)；
4)測量得到不同接地故障情況及其對應的繞組頻率響應曲線，並計算相關係數進行分析。