一種鐵心片間短路故障下的鐵心損耗試驗系統及方法與流程

本發明屬于變壓器故障的測試領域，更具體說涉及一種變壓器鐵心片間短路故障下的變壓器損耗試驗系統，還涉及該系統的測量方法。

背景技術：

變壓器作為電力系統以及牽引供電系統中的核心設備之一，其穩定性和可靠性關系到整個系統的正常運行。據對110kV及以上等級的變壓器事故統計分析發現，由絕緣故障導致的變壓器事故占總事故的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硅鋼片間形成故障環流，進而導致鐵心空載損耗的增加。嚴重時，故障區域進一步擴大，會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損耗的關聯性，研究其故障發生機理，從而為實際工程提供參考。

現有的片間短路故障模擬以及故障下的損耗試驗主要局限于對硅鋼片進行片間短路試驗或者在變壓器鐵心表面焊錫以實現片間短路進而進行試驗，這些方法存在以下問題：硅鋼片短路試驗模擬片間短路故障，無法真實地反映變壓器鐵心不同位置上發生片間短路時的故障危害性，從而對于片間短路故障下損耗的研究不具有普遍性；而對變壓器表面焊錫會影響鐵心內靠近表面處的損耗分布，進而影響損耗大小，因此試驗結果缺乏有效性；并且試驗操作主要為手動操作，易失誤，具有較大誤差。

另外，以上研究方法的對象多局限在疊鐵心變壓器，針對卷鐵心變壓器鐵心片間短路故障的研究還較少，而隨著大容量卷鐵心變壓器在供電系統中的應用，針對卷鐵心片間短路對損耗影響的研究也日益迫切，需要開發基于片間短路故障的卷鐵心損耗試驗系統。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種變壓器鐵心片間短路故障下的變壓器損耗試驗系統，以測定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空載損耗方面的關聯性。

本發明的另一個目的是提供一種基于變壓器鐵心片間短路故障下的變壓器損耗試驗系統的測試方法。

為實現上述目的，本發明的一種變壓器鐵心片間短路故障下的變壓器損耗試驗系統，主要包括:計算機、卷鐵心試驗平臺、智能模擬夾件、調壓器以及功率分析儀組成，其中，卷鐵心試驗平臺包括：變壓器卷鐵心，高壓線圈和低壓線圈；高壓線圈位于變壓器卷鐵心的左側芯柱上，通過功率分析儀與調壓器連接，低壓線圈位于變壓器卷鐵心的右側芯柱上，試驗時設置為空載狀態；計算機與功率分析儀和智能模擬夾件通過RS485進行通訊；智能模擬夾件具體包括整流器、夾板、支撐螺桿、螺帽、絕緣塊、銅片、電磁繼電器以及單片機；智能模擬夾件的夾板內部總共設置有六排十八個絕緣塊，從左至右每排依次標號為位置a、b、c、d、e、f；絕緣塊一端覆蓋一片10mm×10mm的銅片，另一端與電磁繼電器相連接，電磁繼電器與單片機及整流器相連接，單片機與計算機相連接。

本發明的鐵心片間短路故障下的變壓器損耗試驗系統的測試方法，步驟如下：

第一步：按照接線圖將實驗裝置接線連接好。

第二步：調節調壓器，使變壓器卷鐵心一次側電壓達到額定值。

第三步：利用功率分析儀測量此時變壓器卷鐵心中的實時空載損耗值與損耗波形，并將測量數據上傳至計算機；

第四步：通過計算機指令智能模擬夾件自動完成位置a，30片短路片數下的鐵心片間短路；

第五步：利用功率分析儀測量當前變壓器卷鐵心中的空載損耗值與損耗波形，并將測量數據上傳至計算機；

第六步：重復第四、五步，完成鐵心上a～f位置，30-90片短路片數下的空載損耗測量與數據上傳。

第七步：將不同位置、不同短路片數下的損耗數據由表格完成統計，并做相應的處理。

本發明具有如下優點：

1)將智能模擬夾件加持在卷鐵心變壓器的鐵軛處，可以通過計算機控制智能模擬不同位置、不同短路片數的片間模擬故障；

2)數字功率分析儀與計算機通訊，可將試驗得到不同位置、不同短路片數故障下的實時損耗測量數據上傳至計算機；

3)對不同位置、不同短路片數故障下的鐵心損耗進行測試，測定該鐵心的損耗參數，便于分析故障規律，進一步評估故障狀態。

附圖說明

圖1為本發明的系統中硬件示意圖

圖2為本發明的系統中智能模擬夾件內側結構圖

圖3為本發明的系統中智能模擬夾件剖視圖

圖4為本發明的系統的通訊原理圖

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的說明：

如圖1所示，一種鐵心片間短路故障下的變壓器損耗試驗系統，包括計算機1、卷鐵心試驗平臺2、智能模擬夾件6、調壓器7以及數字功率分析儀8。所述的卷鐵心試驗平臺2包括變壓器卷鐵心3，高壓線圈4和低壓線圈5；高壓線圈4位于變壓器卷鐵心3的左側芯柱上，通過數字功率分析儀8與調壓器7連接，低壓線圈5位于變壓器卷鐵心3的右側芯柱上，試驗時設置為空載狀態；

如圖2與圖3所示，所述的智能模擬夾件6具體包括整流器9、夾板10、支撐螺桿11、螺帽12、絕緣塊13、銅片14、電磁繼電器15以及單片機16；智能模擬夾件6的夾板10內部總共設置有六排十八個絕緣塊13，從左至右每排依次標號為位置a、b、c、d、e、f；絕緣塊13一端覆蓋一片10mm×10mm(30片硅鋼片)厚度的銅片14，另一端與電磁繼電器15相連接，電磁繼電器15與單片機16和整流器9相連接，單片機16與計算機1相連接；

如圖4所示，計算機1與數字功率分析儀8通過RS485進行通訊，數字功率分析儀8將試驗得到的不同位置、不同短路片數下的損耗數據上傳至計算機1，并由計算機1完成統計與處理工作；計算機1和智能模擬夾件6通過RS485通訊，指令智能模擬夾件6內部的單片機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片硅鋼片)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片硅鋼片)、20mm(60片硅鋼片)以及30mm(90片硅鋼片)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；所有儀器由實驗室電源(220V)完成供電，整流器將電源的220V交流電轉換為直流電，進而給電磁繼電器供電。

一種鐵心片間短路故障下的變壓器損耗試驗方法，步驟如下：

1)按照接線圖將實驗裝置接線連接好；

2)調節調壓器7，使變壓器卷鐵心3一次側電壓達到額定值；

3)利用功率分析儀8測量此時變壓器卷鐵心3中的實時空載損耗值與損耗波形，并將測量數據上傳至計算機1；

4)通過計算機1指令智能模擬夾件6自動完成位置a，30片短路片數下的鐵心片間短路；

5)利用功率分析儀8測量當前變壓器卷鐵心3中的空載損耗，并將測量數據上傳至計算機；

6)重復第四、五步，完成鐵心上a～f位置，30-90片短路片數下的空載損耗測量及數據上傳；

7)將不同位置、不同短路片數下的損耗數據由表格完成統計，并做相應的處理。