一种变压器绕组变形检测装置的制作方法

本实用新型涉及变形检测技术领域，尤其涉及一种变压器绕组变形检测装置。

背景技术：

随着电网容量的增大，对电力系统的安全运行和供电可靠性的要求也逐步提高。由于一次电气设备直接影响电力系统的稳定性，因此随着对供电可靠性要求的提高，一次设备安全稳定运行的要求也随之提高。大型电力变压器是电网中最主要的一次电气设备，同时也是电力系统各种设备中最重要且贵重的关键设备之一。由于电力变压器的安全运行与否直接影响着电力系统的安全稳定运行，因而对于长期运行的电力变压器若不及时对故障进行维修不仅会损害变压器，而且还会对电网的正常运行造成影响，导致电力系统的崩溃，因此，对于电力变压器故障诊断与监测有着非同寻常的意义。

在电力变压器的长期运行过程中，经常会遭受各种短路电流冲击，特别是变压器出口与近区出现短路故障时，巨大的短路冲击电流将使变压器绕组受到正常运行时的数十倍甚至数百倍的电动力使变压器绕组急剧发热，这种情况下变压器绕组很容易发生破损或者变形。在运输、安装或者吊罩过程中，电力变压器经常会受到意外冲撞颠簸和振动，意外冲撞颠簸和振动也容易导致绕组发生变形。通过大量的实验研究和实践证明，变压器绕组变形具有明显的累积效应，当变压器绕组变形累积到一定程度后，变压器绕组的动稳定性将受到破坏，抗短路能力大幅下降，当变压器绕组再次遭受短路冲击时将失去动平衡，从而导致重大事故的发生，因此，如何有效诊断变压器绕组是否存在松动或变形是判断变压器是否需要进行检修处理的基础。

变压器绕组从电气角度来看可视为一个由线性电阻、电感及电容等分布参数构成的无源线性网络。当绕组发生机械变形时，电阻电感电容等分布参数发生变化，同时变压器的漏抗与其形状关系密切。国内外先后提出的可用于检测变压器绕组变形的方法主要包括短路阻抗法、率响应法等，但由于短路阻抗法灵敏度较低，故障检出率较低，因而短路阻抗法、率响应法等方法只能在变压器线圈整体变形较为严重时得到较为准确的诊断结果，不能提早做出应对措施。

技术实现要素：

本实用新型提供一种变压器绕组变形检测装置，以解决现有变压器绕组变形检测方法只能检测到较为严重的变压器线圈整体变形。

本实用新型提供一种变压器绕组变形检测装置，所述装置包括依次串联的电源、电流测量装置和变压器绕组，所述变压器绕组的两端分别电连接电压测量装置，所述电流测量装置和所述电压测量装置分别电连接示波器。

优选地，所述变压器绕组为幅向变形绕组、轴向变形绕组或饼间间距增大绕组。

优选地，所述装置还包括负载电阻，所述负载电阻与所述变压器绕组串接。

优选地，所述示波器为数字荧光示波器DPO4054。

优选地，所述电流测量装置为皮尔森101线圈，所述电压测量装置为Tektronix P5100A探头。

本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实用新型提供了一种变压器绕组变形检测装置，所述装置包括依次串联的电源、电流测量装置和变压器绕组，所述变压器绕组的两端分别电连接电压测量装置，所述电流测量装置和所述电压测量装置分别电连接示波器。本实用新型通过电流测量装置和电压测量装置测量通过变压器绕组的电流以及变压器绕组两端的电压，并将所测得的电流和电压发送至示波器，以使示波器显示测量波形，进而结合李萨如图形特性参量综合分析绕组响应的变化，进而判断和分析绕组是否发生变形。由于变压器绕组正常情况及变形情况下，李萨如图形长轴与短轴的变化较为明显，因此变压器绕组发生轻微变形，本实用新型提供的变压器绕组变形检测装置也能明显检测到，因而，本实用新型提供的变压器绕组变形检测装置具有较高的灵敏度。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的第一种变压器绕组变形检测装置的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的第二种变压器绕组变形检测装置的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的测量结果图；

图4为本实用新型实施例提供的图3中的局部放大图；

符号表示：

1-电源，2-电流测量装置，3-变压器绕组，4-电压测量装置，5-示波器，6-负载电阻。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

请参考附图1，附图1示出了本实用新型实施例提供的第一种变压器绕组变形检测装置的结构图。本实用新型实施例提供的变压器绕组变形检测装置包括依次串联的电源1、电流测量装置2和变压器绕组3，所述变压器绕组3的两端分别电连接电压测量装置4，所述电流测量装置2和所述电压测量装置4分别电连接示波器5。电源1、电流测量装置2和变压器绕组3串接形成回路。

具体的，电源1为整个变压器绕组变形检测装置提供频率为50Hz，电压为220V的工频电压，以保证变压器绕组变形检测装置中各设备的正常运行。

电流测量装置2串接在电源1和电压测量装置4之间，以测量系统的电流，进而测量通过变压器绕组3的电流。进一步，在本实用新型实施例中，电流测量装置2可以为电流表、万用表以及皮尔森101线圈等测量电流的装置。优选地，电流测量装置2为皮尔森101线圈。

变压器绕组3为待检测装置。变压器绕组3可以为正常绕组、幅向变形绕组、轴向变形绕组或饼间间距增大绕组，其中，幅向变形绕组的变形为相对于正常绕组偏移3.6cm的绕组；轴向变形绕组的变形为首端形成梯形长度和两边长分别为22.5cm，7cm，6cm的鼓包，中段形成梯形长度和两边长分别为23.5cm，8cm，6cm的鼓包；末端形成梯形长度和两边长分别为24.5cm，8cm，4.5cm的鼓包；饼间间距增大绕组的变形为首端饼间匝间距由原来10mm变为15mm。

电压测量装置4设置有两个，两个电压测量装置4分别连接在变压器绕组3的两端，以测量电压经过变压器绕组3后所产生的变化，即电压差。进一步，在本实用新型实施例中，电压测量装置4可以为电压表、万用表以及Tektronix P5100A探头等测量电流的装置。优选地，根据示波器5的类型选择而选取电压测量装置4为Tektronix P5100A探头。

示波器5分别连接电流测量装置2和两个电压测量装置4，进而便于在示波器5上以电压差为横轴、电流为纵轴而显示待检测变压器绕组3的波形，进而便于分析对比所测波形和李萨如图形。进一步，在本实用新型实施例中，示波器5可以为数字示波器、模拟示波器以及数字荧光示波器DPO4054等。由于数字荧光示波器DPO4054具有10M样点的记录长度、2.5GS/s的取样速率，因而能够以较高的分辨率将采集到的波形进行显示，因而，在本实用新型实施例中优选选取数字荧光示波器DPO4054。与示波器5相对应的，当示波器5选取数字荧光示波器DPO4054时，电压测量装置4选取Tektronix P5100A探头。

本实用新型实施例提供的变压器绕组变形检测装置在对变压器绕组3进行检测时，将电源1、电流测量装置2、待检测的变压器绕组3、电压测量装置4和示波器5按照附图1所示的结构连接，形成电流回路。电流测量装置2检测回路中的电流，两个电压测量装置4分别检测待检测的变压器绕组3变压前后的电压，所测得的电流、电压结果输送至示波器5。示波器5对接收到的电流信号和电压信号进行快速傅里叶变换(FFT，Fast Fourier Transformation)并提取基波分量，所提取的基波分量在中matlab(Matrix Laboratory，矩阵实验室)构建仿真模型，并对信号进行处理，进而构成电压电流李萨如特性的输入输出值，并在示波器5中显示波形。变压器绕组3正常情况下同李萨如图形一致，均为椭圆形，当变压器绕组3发生变形时，示波器5所显示的波形发生变化。当变压器绕组3发生轴向与幅向变形时，椭圆图长轴与短轴比变压器绕组3正常状态下对应的椭圆图的长轴要增大，且幅向变形的短轴增大程度要小于轴向变形；当变压器绕组3发生饼间间距变化时，与变压器绕组3正常状态下的图像相比，椭圆图长轴增大、短轴变小，因此，可以通过椭圆的长轴与短轴的变化程度来判断绕组发生变化的程度，即长轴与短轴相对正常的绕组变化程度越大，故障越严重。即使变压器绕组3发生轻微变形，本实用新型实施例提供的变压器绕组变形检测装置能够进行相应检测，且具有很高的灵敏度。

请参考附图2，附图2示出了本实用新型实施例提供的第二种变压器绕组变形检测装置的结构图。本实用新型实施例提供的变压器绕组变形检测装置除去第一种变压器绕组变形检测装置中的所有装置外还包括负载电阻6，负载电阻6与变压器绕组3串接，且未串接在两个电压测量装置4之间。负载电阻6通常采用较大功率的电阻，如50Ω，以防止系统过电流对设备造成损害。本实用新型实施例提供的第二种变压器绕组变形检测装置的具体检测方法同第一种变压器绕组变形检测装置，此处不再赘述。

本实用新型实施例还对健康绕组、匝间短路、幅向变形绕组、轴向变形绕组和饼间间距增大绕组进行了具体测量，其中，幅向变形绕组的变形为相对于正常绕组偏移3.6cm的绕组；轴向变形绕组的变形为首端形成梯形长度和两边长分别为22.5cm，7cm，6cm的鼓包，中段形成梯形长度和两边长分别为23.5cm，8cm，6cm的鼓包；末端形成梯形长度和两边长分别为24.5cm，8cm，4.5cm的鼓包；饼间间距增大绕组的变形为首端饼间匝间距由原来10mm变为15mm。测量结果请参考附图3和附图4。

从附图3和附图4中能够看出，本实用新型实施例提供的变压器绕组变形检测装置能够有效检测变压器绕组是否发生变形，具有较高的灵敏度，且能够有效区分是发生哪种变形。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的公开后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。