一種模擬變壓器短路的實驗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種模擬變壓器短路的實驗裝置，所述實驗裝置包括變壓器主體、測量控制系統(tǒng)；所述變壓器主體包括：軸向拉緊用的螺桿(1)；軸向拉緊用的緊固件(2)；壓緊整個實驗裝置的壓板(3)；所述軸向拉緊的螺桿(1)及緊固件(2)用于將壓板(3)和底座(14)拉緊在一起壓緊內(nèi)繞組(9)和外繞組(4)；外繞組鐵軛絕緣體(5)；壓板(6)；內(nèi)繞組鐵軛絕緣體(10)；激光傳感器(12)。本發(fā)明還公開了一種模擬變壓器短路的實驗方法。通過本發(fā)明，能夠研究變壓器短路時的繞組狀態(tài)，評估變壓器抗短路能力。
【專利說明】
一種模擬變壓器短路的實驗裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及變壓器領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬變壓器短路的實驗裝置及方法。【背景技術(shù)】
[0002]電力變壓器作為電網(wǎng)系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其運行的可靠性不僅關(guān)系到設(shè)備自身的安全而且關(guān)系到整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。電力變壓器因繞組抗短路強度不足造成變壓器損壞的主要原因。
[0003]目前情況下，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的產(chǎn)品短路試驗仍然是檢驗變壓器繞組抗短路能力不可替代的手段，但對于大多數(shù)情況，變壓器只能通過理論計算來考核其耐受短路的能力。而理論計算對變壓器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化，很多參數(shù)和模型都是近似的，所以計算得到的解也是近似的。直接短路試驗有可能給變壓器帶來不可預(yù)估的損害，而且對于大容量的變壓器基于現(xiàn)有的條件還很難完成。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有短路試驗的困難及理論計算的準(zhǔn)確性的影響，本發(fā)明提供一種模擬變壓器短路的實驗裝置，所述實驗裝置包括變壓器主體、測量控制系統(tǒng)；
[0005]所述變壓器主體包括:
[0006]軸向拉緊用的螺桿1;
[0007]軸向拉緊用的緊固件2;
[0008]壓緊整個實驗裝置的壓板3,所述壓板3位于整個實驗裝置的上方；
[0009]所述軸向拉緊的螺桿1及緊固件2用于將壓板3和底座14拉緊在一起壓緊內(nèi)繞組9 和外繞組4;
[0010] 外繞組鐵輒絕緣體5,包括第一外繞組鐵輒絕緣體5-1、第二外繞組鐵輒絕緣體5-2;第一外繞組鐵輒絕緣體5-1和第二外繞組鐵輒絕緣體5-2分別在外繞組4的上、下兩端部；
[0011]壓板6,安裝在第一外繞組鐵輒絕緣體5-1及第一內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-1的上部， 用于壓緊內(nèi)繞組9和外繞組4;
[0012]內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10,包括第一內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-1，第二內(nèi)繞組鐵輒絕緣體 10-2;第一內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-1和第二內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-2在內(nèi)繞組9的上、下兩端部；
[0013]鐵桶11，作為變壓器的鐵芯，位于整個實驗裝置的中部，用于支撐內(nèi)繞組9和外繞組4;
[0014]激光傳感器12,位于鐵桶11的內(nèi)部，包括第一激光傳感器12-1、第二激光傳感器 12-2、第三激光傳感器12-3、第四激光傳感器12-4,所述激光傳感器12用于測量內(nèi)繞組的線餅的振動位移；
[0015]短路電流輸入輸出端子13,包括第一短路電流輸入輸出端子13-1、第二短路電流輸入輸出端子13-2，用于施加短路電流；
[0016]探測孔16,開在鐵桶11的內(nèi)壁上，用于測量內(nèi)繞組9短路時的線餅的振動位移；
[0017]所述測量控制系統(tǒng)包括:振動測量儀、數(shù)據(jù)電纜和微機(jī)終端;所述振動測量儀通過數(shù)據(jù)電纜連接到激光傳感器上，用于將激光信號轉(zhuǎn)換為振動位移信號;所述數(shù)據(jù)電纜用于激光傳感器與振動測量儀及振動測量儀與微機(jī)終端的數(shù)據(jù)傳輸;所述振動測量儀通過數(shù)據(jù)電纜連接至微機(jī)終端，所述微機(jī)終端用于對振動測量儀測量的振動位移變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄。
[0018]優(yōu)選地，所述變壓器主體還包括:
[0019]底座14,安裝在實驗裝置的底部，用于整個實驗裝置的支撐。
[0020]優(yōu)選地，所述變壓器主體還包括:
[0021]托板15,安裝在第二外繞組鐵輒絕緣體5-2及第二內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-2的下部， 用于內(nèi)繞組9及外繞組4的支撐與絕緣。
[0022]優(yōu)選地，所述變壓器主體還包括:撐條7,所述撐條7包括第一撐條7-1、第二撐條7-2、第三撐條7-3、第四撐條7-4、第五撐條7-5;第五撐條7-5位于鐵桶11和第三紙筒8-3之間， 第四撐條7-4位于第三紙筒8-3與內(nèi)繞組9之間，所述第三撐條7-3位于內(nèi)繞組9與第二紙筒 8-2之間，第二撐條7-2位于第二紙筒8-2和第一紙筒8-1之間，第一撐條7-1位于第一紙筒8-1與外繞組4之間。[〇〇23] 優(yōu)選地，所述變壓器主體還包括:紙筒8,包括第一紙筒8-1、第二紙筒8-2、第三紙筒8-3;所述第一紙筒8-1位于第二撐條7-2和第一撐條7-1之間，第二紙筒8-2位于第三撐條 7-3和第二撐條7-2之間，第三紙筒8-3位于第五撐條7-5與第四撐條7-4之間。[〇〇24]優(yōu)選地，以鐵桶11作為變壓器的中心，由內(nèi)而外分別為:第五撐條7-5、第三紙筒8-3、第四撐條7-4、內(nèi)繞組9、第三撐條7-3、第二紙筒8-2、第二撐條7-2、第一紙筒8-1、第一撐條7-1、外繞組4。
[0025]優(yōu)選地，內(nèi)繞組9和外繞組4間的第二紙筒8-2、第一紙筒8-1及第三撐條7-3、第二撐條7-2、第一撐條7-1用于外繞組內(nèi)部的支撐及內(nèi)外繞組間的絕緣。[〇〇26]優(yōu)選地，第五撐條7-5、第四撐條7-4及第三紙筒8-3位于內(nèi)繞組9與鐵桶11之間，用于內(nèi)繞組9內(nèi)部的支撐及內(nèi)繞組9與鐵桶11間的絕緣。
[0027]本發(fā)明還提出一種基于上述實驗裝置的方法，所述方法包括:
[0028]步驟1:通過第一短路電流輸入輸出端子13-1和第二短路電流輸入輸出端子13-2 施加短路電流；
[0029]步驟2:激光傳感器12測量在短路過程中內(nèi)繞組9受短路力的振動位移變化；
[0030]步驟3:所述激光傳感器12將測量得到的振動位移變化數(shù)據(jù)發(fā)送至振動測量儀； [0031 ]步驟4:所述振動測量儀將振動位移變化數(shù)據(jù)發(fā)送給微機(jī)終端；
[0032]步驟5:所述微機(jī)終端振動位移變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄。
[0033]通過本發(fā)明，能夠研究變壓器短路時的繞組狀態(tài)，評估變壓器抗短路能力?！靖綀D說明】
[0034]圖1為本發(fā)明的變壓器短路的實驗裝置的剖視圖；
[0035]圖2為本發(fā)明的變壓器短路的實驗裝置的中部剖視圖的俯視圖；
[0036]圖3為本發(fā)明的測量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖4為本發(fā)明的內(nèi)繞組和外繞組的連接示意圖。【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖1-4對本發(fā)明做詳細(xì)說明。
[0039]圖1為本發(fā)明的變壓器短路的實驗裝置的剖視圖，所述實驗裝置包括變壓器主體、 測量控制系統(tǒng)，所示實驗裝置用于變壓器短路時內(nèi)失穩(wěn)及相關(guān)性能的研充實驗。
[0040]所述變壓器主體包括:[〇〇411軸向拉緊用的螺桿1。[〇〇42]軸向拉緊用的緊固件2。
[0043]壓緊整個實驗裝置的壓板3,所述壓板3為鋼壓板，所述壓板3位于整個實驗裝置的上方;所述軸向拉緊的螺桿1及緊固件2用于將壓板3和底座14拉緊在一起壓緊內(nèi)繞組9和外繞組4(注:模擬變壓器的軸向壓緊力)。
[0044]外繞組4,用于代替變壓器的外繞組。
[0045]外繞組鐵輒絕緣體5,包括第一外繞組鐵輒絕緣體5-1、第二外繞組鐵輒絕緣體5-2;第一外繞組鐵輒絕緣體5-1和第二外繞組鐵輒絕緣體5-2分別在外繞組4的上、下兩端部 (即第一外繞組鐵輒絕緣體5-1在上端部、第二外繞組鐵輒絕緣體5-2在下端部)，用于外繞組9對壓板3及底座14的絕緣(代替變壓器繞組的端部絕緣，防止外繞組9對地放電)。
[0046]壓板6,安裝在第一外繞組鐵輒絕緣體5-1及第一內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-1的上部， 用于壓緊內(nèi)繞組9和外繞組4。[〇〇47]撐條7，所述撐條7包括第一撐條7-1、第二撐條7-2、第三撐條7-3、第四撐條7-4、第五撐條7-5;第五撐條7-5位于鐵桶11和第三紙筒8-3之間，第四撐條7-4位于第三紙筒8-3與內(nèi)繞組9之間，所述第三撐條7-3位于內(nèi)繞組9與第二紙筒8-2之間，第二撐條7-2位于第二紙筒8-2和第一紙筒8-1之間，第一撐條7-1位于第一紙筒8-1與外繞組4之間。[〇〇48]紙筒8,包括第一紙筒8-1、第二紙筒8-2、第三紙筒8-3;所述第一紙筒8-1位于第二撐條7-2和第一撐條7-1之間，第二紙筒8-2位于第三撐條7-3和第二撐條7-2之間，第三紙筒 8-3位于第五撐條7-5與第四撐條7-4之間。
[0049]內(nèi)繞組9,用于代替變壓器的內(nèi)繞組。
[0050]內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10,包括第一內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-1，第二內(nèi)繞組鐵輒絕緣體 10-2;第一內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-1和第二內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-2在內(nèi)繞組9的上、下兩端部 (即第一內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-1在上端部、第二內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-2在下端部)，用于內(nèi)繞組對壓板3及底座14的絕緣(代替變壓器繞組的端部絕緣，防止外繞組對地放電)。[0051 ]鐵桶11，作為變壓器的鐵芯，位于整個實驗裝置的中部，用于支撐內(nèi)繞組9和外繞組4。[〇〇52]激光傳感器12,位于鐵桶11的內(nèi)部，包括第一激光傳感器12-1、第二激光傳感器12-2、第三激光傳感器12-3、第四激光傳感器12-4,所述激光傳感器12用于測量內(nèi)繞組的線餅的振動位移。[〇〇53]短路電流輸入輸出端子13,包括第一短路電流輸入輸出端子13-1、第二短路電流輸入輸出端子13-2,用于施加短路電流。如圖4所示，所述內(nèi)繞組9和外繞組4串聯(lián)在一起，弓丨出第一短路電流輸入輸出端子13-1和第二短路電流輸入輸出端子13-2,用于施加短路電流。
[0054]底座14,安裝在實驗裝置的底部，用于整個實驗裝置的支撐。在圖中，底座14為帶陰影的一塊板和下面的一塊白色區(qū)域的板。白色區(qū)域的板是折彎成U型后焊接在帶陰影板下面的。
[0055]托板15,安裝在第二外繞組鐵輒絕緣體5-2及第二內(nèi)繞組鐵輒絕緣體10-2的下部， 用于內(nèi)繞組9及外繞組4的支撐與絕緣。
[0056]探測孔16,開在鐵桶11的內(nèi)壁上，用于測量內(nèi)繞組9短路時的線餅的振動位移。所述探測孔16與激光傳感器12對應(yīng)，具有4個，每個激光傳感器對應(yīng)一個探測孔。如圖3所示， 圖中的4個黑點代表4個探測孔，4個傳感器的位置設(shè)置要保證激光可通過探測孔打到內(nèi)繞組9,并通過探測孔16反射回被激光傳感器12接收。以鐵桶11作為變壓器的中心，由內(nèi)而外分別為:第五撐條7-5、第三紙筒8-3、第四撐條7-4、內(nèi)繞組9、第三撐條7-3、第二紙筒8-2、第二撐條7-2、第一紙筒8-1、第一撐條7-1、外繞組4。[〇〇57]內(nèi)繞組9和外繞組4間的第二紙筒8-2、第一紙筒8-1及第三撐條7-3、第二撐條7-2、 第一撐條7-1用于外繞組內(nèi)部的支撐及內(nèi)外繞組間的絕緣。[〇〇58]第五撐條7-5、第四撐條7-4及第三紙筒8-3位于內(nèi)繞組9與鐵桶11之間，用于內(nèi)繞組9內(nèi)部的支撐及內(nèi)繞組9與鐵桶11間的絕緣。
[0059]所述變壓器主體是以鐵桶11作為鐵芯，在鐵桶11內(nèi)壁開探測孔16,用于測量內(nèi)繞組9短路時的線餅的振動位移;所述內(nèi)繞組9和外繞組4串聯(lián)在一起，引出第一短路電流輸入輸出端子13-1和第二短路電流輸入輸出端子13-2,用于施加短路電流;施加短路電流后，由于受電磁力的作用，內(nèi)繞組9線餅幅度和相位會產(chǎn)生相應(yīng)的振動位移，通過激光傳感器12可實時測的在短路過程中內(nèi)繞組9受短路力的線餅位移變化。
[0060]模型短路試驗時，激光傳感器12發(fā)出激光，通過探測孔16,打到被測內(nèi)繞組9的線餅內(nèi)側(cè)，按三角反射原理，激光經(jīng)被測內(nèi)繞組9線餅反射，通過探測孔16又被激光傳感器12 接收，根據(jù)發(fā)射光和反射光形成的幾何關(guān)系隨時間的變化，得到內(nèi)繞組9線餅的振動位移。
[0061]如圖3所示為測量控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述測量控制系統(tǒng)用于測量內(nèi)繞組短路時的線餅的位移;所述線餅是由導(dǎo)線繞成的一餅線圈，內(nèi)繞組包括多個線餅和墊塊。
[0062]所述測量控制系統(tǒng)包括振動測量儀、數(shù)據(jù)電纜和微機(jī)終端。[〇〇63]所述振動測量儀通過數(shù)據(jù)電纜連接到激光傳感器12上，用于將激光信號轉(zhuǎn)換為振動位移信號。
[0064]所述數(shù)據(jù)電纜用于激光傳感器與振動測量儀及振動測量儀與微機(jī)終端的數(shù)據(jù)傳輸；
[0065]所述振動測量儀通過數(shù)據(jù)電纜連接至微機(jī)終端，所述微機(jī)終端用于對振動測量儀測量的振動位移變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄。
[0066]下面說明基于本發(fā)明的變壓器短路的實驗裝置的方法。
[0067]步驟1:通過第一短路電流輸入輸出端子13-1和第二短路電流輸入輸出端子13-2 施加短路電流;其中，所述內(nèi)繞組9的線餅幅度和相位會產(chǎn)生相應(yīng)的振動位移；
[0068]步驟2:激光傳感器12測量在短路過程中內(nèi)繞組9受短路力的振動位移變化；
[0069]步驟3:所述激光傳感器12將測量得到的振動位移變化數(shù)據(jù)發(fā)送至振動測量儀；
[0070]步驟4:所述振動測量儀將振動位移變化數(shù)據(jù)發(fā)送給微機(jī)終端；[0071 ]步驟5:所述微機(jī)終端振動位移變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄。
[0072]雖然通過實施例描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權(quán)利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神。
【主權(quán)項】
1.一種模擬變壓器短路的實驗裝置，其特征在于，所述實驗裝置包括變壓器主體、測量 控制系統(tǒng)；所述變壓器主體包括:軸向拉緊用的螺桿(1);軸向拉緊用的緊固件(2);壓緊整個實驗裝置的壓板(3)，所述壓板(3)位于整個實驗裝置的上方；所述軸向拉緊的螺桿(1)及緊固件(2)用于將壓板(3)和底座(14)拉緊在一起壓緊內(nèi)繞 組(9)和外繞組(4);外繞組鐵輒絕緣體(5 )，包括第一外繞組鐵輒絕緣體(5-1 )、第二外繞組鐵輒絕緣體(5-2);第一外繞組鐵輒絕緣體(5-1)和第二外繞組鐵輒絕緣體(5-2)分別在外繞組(4)的上、下 兩端部；壓板(6)，安裝在第一外繞組鐵輒絕緣體(5-1)及第一內(nèi)繞組鐵輒絕緣體(10-1)的上 部，用于壓緊內(nèi)繞組(9)和外繞組(4);內(nèi)繞組鐵輒絕緣體(10 )，包括第一內(nèi)繞組鐵輒絕緣體(10-1 )，第二內(nèi)繞組鐵輒絕緣體 (10-2);第一內(nèi)繞組鐵輒絕緣體(10-1)和第二內(nèi)繞組鐵輒絕緣體(10-2)在內(nèi)繞組(9)的上、 下兩端部；鐵桶(11)，作為變壓器的鐵芯，位于整個實驗裝置的中部，用于支撐內(nèi)繞組(9)和外繞 組⑷；激光傳感器(12)，位于鐵桶(11)的內(nèi)部，包括第一激光傳感器(12-1)、第二激光傳感器 (12-2)、第三激光傳感器(12-3)、第四激光傳感器(12-4)，所述激光傳感器(12)用于測量內(nèi) 繞組的線餅的振動位移；短路電流輸入輸出端子(13)，包括第一短路電流輸入輸出端子(13-1)、第二短路電流 輸入輸出端子(13-2)，用于施加短路電流；探測孔(16)，開在鐵桶(11)的內(nèi)壁上，用于測量內(nèi)繞組(9)短路時的線餅的振動位移；所述測量控制系統(tǒng)包括:振動測量儀、數(shù)據(jù)電纜和微機(jī)終端;所述振動測量儀通過數(shù)據(jù) 電纜連接到激光傳感器上，用于將激光信號轉(zhuǎn)換為振動位移信號;所述數(shù)據(jù)電纜用于激光 傳感器與振動測量儀及振動測量儀與微機(jī)終端的數(shù)據(jù)傳輸;所述振動測量儀通過數(shù)據(jù)電纜 連接至微機(jī)終端，所述微機(jī)終端用于對振動測量儀測量的振動位移變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記 錄。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，優(yōu)選的，其中，所述變壓器主體還包括:底座(14 )，安裝在實驗裝置的底部，用于整個實驗裝置的支撐。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實驗裝置，其中，所述變壓器主體還包括:托板(15)，安裝在第二外繞組鐵輒絕緣體(5-2)及第二內(nèi)繞組鐵輒絕緣體(10-2)的下 部，用于內(nèi)繞組(9)及外繞組(4)的支撐與絕緣。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實驗裝置，其中，所述變壓器主體還包括:撐條(7 )，所述撐條 (7)包括第一撐條(7-1)、第二撐條(7-2)、第三撐條(7-3)、第四撐條(7-4)、第五撐條(7-5); 第五撐條(7-5)位于鐵桶(11)和第三紙筒(8-3)之間，第四撐條(7-4)位于第三紙筒(8-3)與 內(nèi)繞組(9)之間，所述第三撐條(7-3)位于內(nèi)繞組(9)與第二紙筒(8-2)之間，第二撐條(7-2) 位于第二紙筒(8-2)和第一紙筒(8-1)之間，第一撐條(7-1)位于第一紙筒(8-1)與外繞組(4)之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實驗裝置，其中，所述變壓器主體還包括:紙筒(8)，包括第一 紙筒(8-1)、第二紙筒(8-2)、第三紙筒(8-3);所述第一紙筒(8-1)位于第二撐條(7-2)和第 一撐條(7-1)之間，第二紙筒(8-2)位于第三撐條(7-3)和第二撐條(7-2)之間，第三紙筒(8-3)位于第五撐條(7-5)與第四撐條(7-4)之間。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實驗裝置，其中，以鐵桶(11)作為變壓器的中心，由內(nèi)而外分 別為:第五撐條(7-5)、第三紙筒(8-3)、第四撐條(7-4)、內(nèi)繞組(9)、第三撐條(7-3)、第二紙 筒(8-2)、第二撐條(7-2)、第一紙筒(8-1)、第一撐條(7-1)、外繞組(4)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實驗裝置，其中，內(nèi)繞組(9)和外繞組(4)間的第二紙筒(8-2)、 第一紙筒(8-1)及第三撐條(7-3)、第二撐條(7-2)、第一撐條(7-1)用于外繞組內(nèi)部的支撐 及內(nèi)外繞組間的絕緣。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的實驗裝置，其中，第五撐條(7-5)、第四撐條(7-4)及第三紙筒 (8-3)位于內(nèi)繞組(9)與鐵桶(11)之間，用于內(nèi)繞組(9)內(nèi)部的支撐及內(nèi)繞組(9)與鐵桶(11) 間的絕緣。9.一種基于權(quán)利要求1-8任一項所述的實驗裝置的方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟1:通過第一短路電流輸入輸出端子(13-1)和第二短路電流輸入輸出端子(13-2)施加短路電流；步驟2:激光傳感器(12)測量在短路過程中內(nèi)繞組(9)受短路力的振動位移變化；步驟3:所述激光傳感器(12)將測量得到的振動位移變化數(shù)據(jù)發(fā)送至振動測量儀；步驟4:所述振動測量儀將振動位移變化數(shù)據(jù)發(fā)送給微機(jī)終端；步驟5:所述微機(jī)終端振動位移變化數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和記錄。
【文檔編號】G01R31/00GK106093669SQ201610717999
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月24日
【發(fā)明人】李建明, 梁作德, 張宗軍, 楊杰
【申請人】山東魯能泰山電力設(shè)備有限公司