专利名称：测量变压器类产品短路振动位移及形变的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量变压器类产品短路振动位移及形变的装置，特别是测量 电流大于10000A、电压等级220kV以上变压器短路振动位移及形变的装置。
背景技术：
测量变压器类产品的短路振动位移及形变，可以检验和修正变压器的实用性及其 工艺措施是否得当。目前我国短路试验能力仅限于电流小于10000A、电压等级220kV以下， 采用短路阻抗法。该方法是一种间接测量法，通过测量产品在短路时电压电流波形变化情 况来推断产品形变。它的灵敏度较低，仅在产品出现损坏形变较大时才能测到，对产品在刚 性范围内，随着短路电流的变化，电磁力变化，对应的产品线圈位移和形变等无法考证。如 能直接测得产品短路振动时线圈位移和形变可对产品材料、结构性能、机械强度等获得最 直接可信的第一手资料，对产品设计和生产有重要的指导意义。由于存在以下原因使短路 振动直接测量工作在变压器行业尚未实现(l)变压器短路瞬间内部产生强大的电场和磁 场，给测量系统带来强烈干扰，许多测量系统在强电磁干扰环境下无法工作；(2) —般传感 器很难进入被测线圈的内部；(3)短路振动幅值跨度大，在刚性范围内幅度很小(微米级)， 在形变之后幅度很大，要示测量的灵敏度很高；(4)要真实再现振动的每个细节，实时采集 振动波形，就要求采样率高、并多路同步测量。多路测量的数据量很大，要实现快速大量数 据流实时传输，对通讯的软件编程和硬件的配置协调要求高，加大了测量实现的难度；(5) 对于多路测量的大量数据再处理工作量大，须转入数据库编程，用图象功能生成波形，编程 处理工作复杂；(6)短路电流很大(几千安培乃至上万安培)，需要在0. 2秒内完成，这种强 电的暂态试验对供电系统是一个严峻的考验，该试验不能轻易做，使这种测量现场调试环 境机会很少，难于把握；(7)为安全测量现场与测试仪器须进行远距离传输，测量线经过长 距离后正，在复杂的试验现场环境增加了爬电、电磁干扰的可能性，况且远距离测量传输对 测量系统本身抗衰减和驱动能力要求提高了 ；(8)整个试验系统电回路复杂，有测量系统 回路、保护系统回路、被试变压器或模型回路和试验供电回路，几组回路的接地处理，相互 间冲击干扰，是测量系统组建的又一难题。
发明内容为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种使用激光传感器直接测量变压 器类产品短路振动位移及形变的装置。
本实用新型的目的是这样实现的它包括被测模型和短路振动测量系统，其中 所说的被测模型是，一段被测线饼，被测线饼的短路电流和由此产生的电动力、机 械强度及绕组材质与被测变压器一致，在被测线饼的内圈设置铁筒，二者同心，在铁筒内设 有十字支撑架支撑被测线饼和铁筒。被测模型短路瞬间振动的位移和形变能完全替代被测 变压器； 所说的短路振动测量系统由激光传感器、电流电压转换电路、数据采集卡和微机UBS端口串联组成； 至少四个激光传感器均匀放置在铁筒内圈同一圆周上，铁筒上按上下设置窥视孔 和探测？L探测孔与激光传感器发射端水平，探测孔的大小以激光传感器接收端能收到反 射光为限，窥视孔以人眼能观察到激光发射光打到线饼上为限。 激光传感器发出光打到被测量线饼的内径上，由于线饼内径的表面不光滑，按三 角反射原理反射光回到传感器，传感器根据发射光和反射光形成的几何关系可求出线饼在 水平方向上振动的位移所对应的电流量，输出给短路振动测量仪，对转换后的电压信号进 行快速数据流采集和传递，传入微机中进行数据处理，再现测量线饼振动波形，并取得波形 上任意点振动的时间、幅度、频率、周期、形变等信息。 与短路阻抗法相比，本实用新型以微米级高灵敏度，扑获到短路电流从额度的百 分之十几逐步增大对应绕组振动的位移和形变，直接测出变压器模型短路振动特性；本实 用新型还能描述产品短路从刚性到损坏全过程的变化，这对指导产品设计，了解产品材料、 结构的机械性能有不可估量的意义；它还解决了大容量变压器因长途运输困难无法短路试 验的难题，为大容量产品(电流大于10000A、电压等级220kV以上)短路下机械强度检验提 供了一个新途径。
以下结合附图进一步说明本实用新型。 图l是被测模型示意图。 图2是
图1的A-A剖视图。 图3是被测模型和短路振动测量系统的框图。 图4是数据采集仪的电原理图。
具体实施方式首先，制作被测模型，参见图1和2，具体是，制作一段被测线饼1，被测线饼的短路 电流和由此产生的电动力、机械强度及绕组材质与被测变压器一致，在被测线饼的内圈设 置铁筒2，二者同心，在铁筒内设有十字支撑架3支撑被测线饼和铁筒。被测模型短路瞬间 振动的位移和形变能完全替代被测变压器； 其次，参见图3和4，由四个并联的激光传感器4和电流电压转换电路、数据采集卡 9215A芯片和微机UBS端口串联组成短路振动测量系统，其中每个电流电压转换电路是一 个电阻R，该电阻串入激光传感器输出端并接地，电阻的电压输出端接9215A芯片输入端； 再次，四个激光传感器分别放置在由十字架分成的四个区域内、并与十字支撑架 成45°的位置上，在铁筒上按上下设置窥视孔21和探测孔22，探测孔与激光传感器发射端 水平，为保持二者水平，激光传感器放置在可调节高度的底座5上。探测孔的大小以激光传 感器接收端能收到反射光为限，窥视孔以人眼能观察到激光发射光打到线饼上为限。 最后，激光传感器发出光打到被测量线饼的内径上，由于线饼内径的表面不光滑， 按三角反射原理反射光回到传感器，传感器根据发射光和反射光形成的几何关系可求出线 饼在水平方向上振动的位移所对应的电流量，输出给短路振动测量仪，对转换后的电压信 号进行快速数据流采集和传递，传入微机中进行数据处理，再现测量线饼振动波形，并取得波形上任意点振动的时间、幅度、频率、周期、形变等信息c
权利要求一种测量变压器类产品短路振动位移及形变的装置，其特征是它包括被测模型和短路振动测量系统，其中所说的被测模型是，一段被测线饼，被测线饼的短路电流和由此产生的电动力、机械强度及绕组材质与被测变压器一致，在被测线饼的内圈设置铁筒，二者同心，在铁筒内设有十字支撑架；所说的短路振动测量系统由激光传感器、电流电压转换电路、数据采集卡和微机UBS端口串联组成；至少四个激光传感器均匀放置在铁筒内圈同一圆周上，铁筒上按上下设置窥视孔和探测孔，探测孔与激光传感器发射端水平，探测孔的大小以激光传感器接收端能收到反射光为限，窥视孔以人眼能观察到激光发射光打到线饼上为限。
2. 按照权利要求1所述的测量变压器类产品短路振动位移及形变的装置，其特征是 所说的激光传感器为四个激光传感器，分别放置在由十字架分成的四个区域内、并与十字 架成45°的位置上，激光传感器放置在可调节高度的底座上。
专利摘要本实用新型提供了一种测量变压器类产品短路振动位移及形变的装置，所要解决的问题是采用的短路阻抗法测量变压器类产品短路振动位移及形变，灵敏度较低，仅在产品出现损坏形变较大时才能测到。本实用新型的要点是有被测模型和短路振动测量系统，被测模型是一段被测线饼，在被测线饼的内圈设置铁筒，在铁筒内设有十字支撑架；短路振动测量系统由激光传感器、电流电压转换电路、数据采集卡和微机UBS端口串联组成；铁筒上按上下设置窥视孔和探测孔。本实用新型特别适合对大容量变压器的测量。
文档编号G01H9/00GK201497789SQ20092020360
公开日2010年6月2日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者孟庆民, 李文海, 陈玉红 申请人:沈阳变压器研究院股份有限公司