[实用新型]绕组匝间短路及绝缘性能下降故障现象的模拟系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及输变电技术领域，特别是输变电设备状态在线监测技术中的一种电力变压器绕组匝间短路故障及绝缘性能下降现象的模拟结构。

背景技术

随着电力工业的发展，电力设备容量和电网的规模不断扩大，为了降低电力设备故障引发的巨大经济损失和社会影响，提高电能质量，保证电力设备和系统安全、可靠、经济、稳定、优质的运行，基于在线监测与故障诊断技术的状态维修策略将成为未来发展的必然趋势。变压器的稳定性和可靠性极大影响着整个电网的安全运行。因此，开展变压器绕组变形的检测和故障诊断的研究具有十分重要的意义。

绕组匝间短路及绕组绝缘性能下降是电力变压器的主要故障，匝间短路与绕组绝缘劣化密切相关，绝缘劣化往往会引起匝间短路，多数匝间短路由绝缘劣化引起。为对其故障机理、故障检测方法进行研究，需要寻求各种故障特征，但实际大型电力变压器故障率较低，要捕捉故障前后的状态变化是相当困难的，不亚于“守株待兔”，不可能为研究变压器故障在某变压器等数年甚至数十年。因此需要确定实验模拟方法，在模拟匝间短路故障及绝缘性能下降的实验变压器上进行绕组故障模拟，以研究故障特征及进行故障诊断研究。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电力变压器绕组匝间短路故障及绝缘性能下降现象的模拟系统，其易于实现，可较好的模拟电力变压器匝间短路故障及绝缘性能下降情况。

为了实现上述目的，本实用新型也进行了相关的研究探索，绕组在漏感的影响下，线圈中的电流相互作用产生电动力，引起绕组振动。根据毕奥萨伐尔定律，绕组在磁场中受到的作用力与电流平方成正比，即

F＝i²

相邻两匝绕组发生短路时，绕组匝间短路电流显著增大，短路点所在相的绕组电流也有所增大，导致绕组受到的电磁力增大，因此绕组振动会增大。本实用新型即基于，通过实验监测绕组的振动情况可判断匝间短路以及绝缘性能下降造成的故障影响的思想。

本实用新型采取的技术方案为：一种绕组匝间短路及绝缘性能下降故障现象的模拟系统，包括：

实验变压器，包括低压侧绕组、高压侧绕组和变压器油箱；

匝间短路过渡电阻，焊接在高压侧绕组中需要模拟短路的任意匝之间；

以及振动传感器、数据采集仪和控制分析模块：振动传感器的信号输入端连接于实验变压器油箱的顶面上，信号输出端连接数据采集仪；数据采集仪采集来自振动传感器的振动信号，并将振动信号传输至控制分析模块；控制分析模块控制数据采集仪的采样频率和采样时间。

因为设置匝间短路故障还需要考虑操作的可行性：对于变压器低压侧，虽然电压较低，但电流很大，线径很粗，设置短路相当困难；而高压侧虽然电压较高，但电流小，线径较细，短路设置较为容易。所以本实用新型采用高压侧设置匝间短路故障及绝缘下降现象。

具体的，本实用新型中振动传感器的数量为3个，3个振动传感器的信号输入端分别连接于变压器油箱顶面与三相绕组相对应的位置上，以更灵敏和精确的检测到变压器绕组的振动信号。

本实用新型中，振动传感器通过现有的BNC电气转换接口连接数据采集仪，以使得数据采集仪采集到的振幅信号受干扰较小、较精确。数据采集仪可采用现有产品。

为了使得振动传感器能够准确感应变压器油箱的振动，本实用新型中，振动传感器的信号输入端通过磁铁吸附连接于变压器油箱顶面上，使得振动传感器的信号输入端与振源之间连接可靠。

在应用时，可利用吊车将变压器顶盖吊起，以看到浸在变压器油中的铁芯和绕组。吊芯并沥油后，用小刀轻轻将高压侧绕组外的绝缘纱布和绝缘纸划开一部分，根据需要选取一到三匝绕组，轻轻将被选中的绕组表层的绝缘物质刮去，以便焊接短路电阻。此外为便于操作，可将需要焊接的短路过渡电阻绑上细绳，防止在焊接过程中短路过渡电阻落入变压器油箱中。焊接过程需要快速、可靠，防止焊锡落入变压器油中。焊接完成后，检查焊接是否良好、牢固，再将变压器绕组重新放回，加盖。

本实用新型根据需要模拟的故障严重程度，计算匝间绝缘性能下降后的绝缘电阻值，或匝间短路过渡电阻的阻值及功率。