一种铁心片间短路故障下的铁心损耗试验系统及方法与流程

本发明属于变压器故障的测试领域，更具体说涉及一种变压器铁心片间短路故障下的变压器损耗试验系统，还涉及该系统的测量方法。

背景技术：

变压器作为电力系统以及牵引供电系统中的核心设备之一，其稳定性和可靠性关系到整个系统的正常运行。据对110kV及以上等级的变压器事故统计分析发现，由绝缘故障导致的变压器事故占总事故的50％以上，其中片间短路故障就是铁心故障中一种典型的绝缘故障。铁心发生片间短路时，在主磁通的感应下会短路硅钢片间形成故障环流，进而导致铁心空载损耗的增加。严重时，故障区域进一步扩大，会破坏铁心及绕组绝缘，甚至融化叠片，烧毁铁心。因此有必要通过变压器铁心片间短路故障模拟试验来探究片间短路故障与铁心损耗的关联性，研究其故障发生机理，从而为实际工程提供参考。

现有的片间短路故障模拟以及故障下的损耗试验主要局限于对硅钢片进行片间短路试验或者在变压器铁心表面焊锡以实现片间短路进而进行试验，这些方法存在以下问题：硅钢片短路试验模拟片间短路故障，无法真实地反映变压器铁心不同位置上发生片间短路时的故障危害性，从而对于片间短路故障下损耗的研究不具有普遍性；而对变压器表面焊锡会影响铁心内靠近表面处的损耗分布，进而影响损耗大小，因此试验结果缺乏有效性；并且试验操作主要为手动操作，易失误，具有较大误差。

另外，以上研究方法的对象多局限在叠铁心变压器，针对卷铁心变压器铁心片间短路故障的研究还较少，而随着大容量卷铁心变压器在供电系统中的应用，针对卷铁心片间短路对损耗影响的研究也日益迫切，需要开发基于片间短路故障的卷铁心损耗试验系统。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种变压器铁心片间短路故障下的变压器损耗试验系统，以测定变压器铁心发生不同短路片数以及不同位置片间短路故障与铁心空载损耗方面的关联性。

本发明的另一个目的是提供一种基于变压器铁心片间短路故障下的变压器损耗试验系统的测试方法。

为实现上述目的，本发明的一种变压器铁心片间短路故障下的变压器损耗试验系统，主要包括:计算机、卷铁心试验平台、智能模拟夹件、调压器以及功率分析仪组成，其中，卷铁心试验平台包括：变压器卷铁心，高压线圈和低压线圈；高压线圈位于变压器卷铁心的左侧芯柱上，通过功率分析仪与调压器连接，低压线圈位于变压器卷铁心的右侧芯柱上，试验时设置为空载状态；计算机与功率分析仪和智能模拟夹件通过RS485进行通讯；智能模拟夹件具体包括整流器、夹板、支撑螺杆、螺帽、绝缘块、铜片、电磁继电器以及单片机；智能模拟夹件的夹板内部总共设置有六排十八个绝缘块，从左至右每排依次标号为位置a、b、c、d、e、f；绝缘块一端覆盖一片10mm×10mm的铜片，另一端与电磁继电器相连接，电磁继电器与单片机及整流器相连接，单片机与计算机相连接。

本发明的铁心片间短路故障下的变压器损耗试验系统的测试方法，步骤如下：

第一步：按照接线图将实验装置接线连接好。

第二步：调节调压器，使变压器卷铁心一次侧电压达到额定值。

第三步：利用功率分析仪测量此时变压器卷铁心中的实时空载损耗值与损耗波形，并将测量数据上传至计算机；

第四步：通过计算机指令智能模拟夹件自动完成位置a，30片短路片数下的铁心片间短路；

第五步：利用功率分析仪测量当前变压器卷铁心中的空载损耗值与损耗波形，并将测量数据上传至计算机；

第六步：重复第四、五步，完成铁心上a～f位置，30-90片短路片数下的空载损耗测量与数据上传。

第七步：将不同位置、不同短路片数下的损耗数据由表格完成统计，并做相应的处理。

本发明具有如下优点：

1)将智能模拟夹件加持在卷铁心变压器的铁轭处，可以通过计算机控制智能模拟不同位置、不同短路片数的片间模拟故障；

2)数字功率分析仪与计算机通讯，可将试验得到不同位置、不同短路片数故障下的实时损耗测量数据上传至计算机；

3)对不同位置、不同短路片数故障下的铁心损耗进行测试，测定该铁心的损耗参数，便于分析故障规律，进一步评估故障状态。

附图说明

图1为本发明的系统中硬件示意图

图2为本发明的系统中智能模拟夹件内侧结构图

图3为本发明的系统中智能模拟夹件剖视图

图4为本发明的系统的通讯原理图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图1所示，一种铁心片间短路故障下的变压器损耗试验系统，包括计算机1、卷铁心试验平台2、智能模拟夹件6、调压器7以及数字功率分析仪8。所述的卷铁心试验平台2包括变压器卷铁心3，高压线圈4和低压线圈5；高压线圈4位于变压器卷铁心3的左侧芯柱上，通过数字功率分析仪8与调压器7连接，低压线圈5位于变压器卷铁心3的右侧芯柱上，试验时设置为空载状态；

如图2与图3所示，所述的智能模拟夹件6具体包括整流器9、夹板10、支撑螺杆11、螺帽12、绝缘块13、铜片14、电磁继电器15以及单片机16；智能模拟夹件6的夹板10内部总共设置有六排十八个绝缘块13，从左至右每排依次标号为位置a、b、c、d、e、f；绝缘块13一端覆盖一片10mm×10mm(30片硅钢片)厚度的铜片14，另一端与电磁继电器15相连接，电磁继电器15与单片机16和整流器9相连接，单片机16与计算机1相连接；

如图4所示，计算机1与数字功率分析仪8通过RS485进行通讯，数字功率分析仪8将试验得到的不同位置、不同短路片数下的损耗数据上传至计算机1，并由计算机1完成统计与处理工作；计算机1和智能模拟夹件6通过RS485通讯，指令智能模拟夹件6内部的单片机16使电磁继电器15动作控制绝缘块13的弹出与收缩，当上下夹板10对应位置的绝缘块13同时弹出，其上面的铜片14与铁心3接触即实现铁心片间短路；同一排绝缘块中的一块可以实现10mm

(30片硅钢片)的片间短路，通过控制同一排不同绝缘块13伸出可以实现10mm

(30片硅钢片)、20mm(60片硅钢片)以及30mm(90片硅钢片)的片间短路，通过控制不同排绝缘块伸出可实现不同短路位置的片间短路故障；所有仪器由实验室电源(220V)完成供电，整流器将电源的220V交流电转换为直流电，进而给电磁继电器供电。

一种铁心片间短路故障下的变压器损耗试验方法，步骤如下：

1)按照接线图将实验装置接线连接好；

2)调节调压器7，使变压器卷铁心3一次侧电压达到额定值；

3)利用功率分析仪8测量此时变压器卷铁心3中的实时空载损耗值与损耗波形，并将测量数据上传至计算机1；

4)通过计算机1指令智能模拟夹件6自动完成位置a，30片短路片数下的铁心片间短路；

5)利用功率分析仪8测量当前变压器卷铁心3中的空载损耗，并将测量数据上传至计算机；

6)重复第四、五步，完成铁心上a～f位置，30-90片短路片数下的空载损耗测量及数据上传；

7)将不同位置、不同短路片数下的损耗数据由表格完成统计，并做相应的处理。