变压器绕组变形检测系统和用于变形检测的信号线的制作方法

本实用新型涉及电力设备检测技术领域，尤其涉及一种变压器绕组变形检测系统和用于变压器绕组变形检测的信号线。

背景技术：

变压器是电力系统中主要的电气设备，变压器在运行过程中不可避免地要遭受各种短路故障，变压器绕组将承受由短路电流产生的巨大且不均匀的电动力作用，导致绕组发生扭曲、鼓包或移位等变形现象，大量的变压器故障是由绕组变形引起。在常年运行的重复故障作用下，变压器绕组的机械结构和绝缘薄弱环节产生潜伏性故障隐患，会导致突发性损坏事故，影响电力系统正常运行，因此，对变压器绕组是否发生形变进行测试成为变压器状态检修的重要项目。

对于变压器绕组变形检测的方法包括短路阻抗法、低压脉冲法和频率响应分析法等电测法，超声测量法和振动响应法等非电测法。目前，通常使用的对于变压器绕组变形检测的方法为将信号脉冲在线注入变压器绕组，实现对变压器绕组的快速无损在线检测。现有的检测方法中通过同轴屏蔽电缆将信号脉冲在线注入变压器绕组，并通过同轴屏蔽电缆将变压器绕组输出的波形输入示波器。使用同轴屏蔽电缆具有一些的缺点：同轴屏蔽电缆容易折断；同轴屏蔽电缆造价较高，并且应用在较为极端的环境中(严寒、线缆不易直接到达的区域)容易产生变形，更加容易发生损坏；对于不同的变压器绕组，通过示波器的测量得到返回波形的时候，由于同轴屏蔽电缆是制式生产的，所以其线缆内部的阻抗是固定的，而对于不同的被测设备，其内部的介质材料也不同，导致了在信号的传递过程中线缆的阻抗和被测设备的阻抗可能会有不匹配的情况发生，一旦发生这种情况，测量结果的精确度和信服力就会大打折扣。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种变压器绕组变形检测系统和用于变压器绕组变形检测的信号线，能够解决上述的问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种变压器绕组变形检测系统，包括：脉冲信号发生器、第一信号线、第二信号线和信号处理装置；所述第一信号线的两端分别与所述脉冲信号发生器和变压器被测绕组的一端连接，所述脉冲信号发生器生成用于进行变形检测的脉冲信号，所述第一信号线将所述脉冲信号输入变压器被测绕组的一端；所述第二信号线的两端分别与所述信号处理装置和所述变压器被测绕组的另一端连接，用于将所述变压器被测绕组对于所述脉冲信号产生的响应信号输入所述信号处理装置；所述信号处理装置与所述脉冲信号发生器连接，用于获得所述脉冲信号；所述第一信号线和所述第二信号线都为双绞型信号线，所述双绞型信号线由两根相互绝缘的导线绞合而成，两根导线中心之间的距离与所述双绞型信号线的长度之间的尺寸关系满足其中，Z0为所述变压器被测绕组的阻抗，单位为欧姆；A为空气阻抗系数；L为所述双绞型信号线的长度，单位为mm；k为导线的导体材质的等效介电常数，d为两根导线中心之间的距离，单位为mm；r为所述导线的半径，单位为mm。

可选地，在所述双绞型信号线的第一端设置有插头，所述插头包括：航空插头；在位于所述双绞型信号线的第二端的两根导线的端部分别设置有导电夹。

可选地，所述第一信号线的第一端的插头与所述脉冲信号发生器连接，所述第一信号线的第二端的两个导电夹分别与所述变压器被测绕组的一端和第一接地导体连接；所述第二信号线的第一端的插头与所述信号处理装置连接，所述第二信号线的第二端的两个导电夹分别与所述变压器被测绕组的另一端和第二接地导体连接。

可选地，所述信号处理装置包括：信号放大装置、滤波装置、数字示波器和计算机；所述信号放大装置、所述滤波装置、所述数字示波器和所述计算机依次连接，所述信号放大装置接收所述第二信号线输入的所述响应信号。

可选地，所述导线的外部设置有绝缘层，所述绝缘层的材质为塑料或橡胶。

可选地，所述脉冲信号包括：纳秒脉冲信号，所述纳秒脉冲信号的脉冲宽度为100-1000ns、脉冲频率为1-1000HZ。

可选地，所述A的值为200-370；所述导线的导体材质为铜。

根据本实用新型的另一方面，提供一种用于变压器绕组变形检测的信号线，所述信号线为双绞型信号线，所述双绞型信号线由两根相互绝缘的导线绞合而成，两根导线中心之间的距离与所述双绞型信号线的长度之间的尺寸关系满足其中，Z0为变压器被测绕组的阻抗，单位为欧姆；A为空气阻抗系数；L为所述双绞型信号线的长度，单位为mm；k为导线的导体材质的等效介电常数，d为两根导线中心之间的距离，单位为mm；r为所述导线的半径，单位为mm。

可选地，在所述双绞型信号线的第一端设置有插头，所述插头包括：航空插头；在位于所述双绞型信号线的第二端的两根导线的端部分别设置有导电夹。

可选地，所述A的值为200-370；所述导线的导体材质为铜；所述导线的外部设置有绝缘层，所述绝缘层的材质为塑料或橡胶。

本实用新型的变压器绕组变形检测系统和用于变压器绕组变形检测的信号线，双绞型信号线造价低，能够降低了测量成本；双绞型信号线的材质较软，可以实现在各种测量环境下使用；双绞型信号线的材质不易折断，可以随意弯折；可以根据任何情况下不同的变压器绕组阻抗来制作出一组专门为此种变压器设计的匹配双绞线电缆，从而可以适应对于任何测量对象达到阻抗匹配，从而得到高精度、高信服力的数据；检测灵敏度高、检测速度快，降低了检测耗时，提高了检测速度，可广泛应用于变压器绕组的形变检测和变压器绕组的状态检修中。

附图说明

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本实用新型的变压器绕组变形检测系统的一个实施例的示意图；

图2为双绞型信号线的两根导线中心之间的距离、导线半径的示意图。

图3为本实用新型的用于变压器绕组变形检测的信号线的一个实施例的示意图；

图4为本实用新型的变压器绕组变形检测系统的一个实施例中的信号线连接的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合图和实施例对本实用新型的技术方案进行多方面的描述。

下文中的“第一”、“第二”等仅用于描述上相区别，并没有其它特殊的含义。

如图1所示，本实用新型提供一种变压器绕组变形检测系统，包括：脉冲信号发生器11、第一信号线12、第二信号线14和信号处理装置15。第一信号线12的两端分别与脉冲信号发生器11和变压器被测绕组13的一端连接，脉冲信号发生器11生成用于进行变形检测的脉冲信号，第一信号线12将脉冲信号输入变压器被测绕组13的一端。脉冲信号可以为纳秒脉冲信号等，例如，纳秒脉冲信号的脉冲宽度为100-1000ns、脉冲频率为1-1000HZ。

第二信号线14的两端分别与信号处理装置15和变压器被测绕组13的另一端连接，用于将变压器被测绕组13对于脉冲信号产生的响应信号输入信号处理装置15，第二信号线14也可以与被测绕组的中性点连接。信号处理装置15与脉冲信号发生器11连接，用于获得脉冲信号，作为进行检测基准信号。信号处理装置15基于脉冲信号和响应信号进行故障分析，可以采用现有的多种分析方法进行分析处理。

第一信号线12和第二信号线14都为双绞型信号线，双绞型信号线由两根相互绝缘的导线绞合而成，两根导线中心之间的距离与双绞型信号线的长度之间的尺寸关系满足其中，Z0为变压器被测绕组的阻抗，单位为欧姆；A为空气阻抗系数；L为双绞型信号线的长度，单位为mm；k为导线的导体材质的等效介电常数，d为两根导线中心之间的距离，单位为mm；r为导线的半径，单位为mm。其中，d和r如图2所示。

导线的导体材质可为铜等。导线的外部设置有绝缘层，绝缘层的材质为塑料或橡胶。A的值可以根据具体的导线、环境以及温湿度等条件进行设定，为通过大量的实验获得的数据。A的取值为200-370，例如，对于铜质的导线，A为276。

不同种类铜芯材料的电导率不同，可以根据不同的变压器负载来选择不同种类的铜芯材料来进行制备双绞型信号线从而达到阻抗匹配，铜芯的介质材料大体分为{T1、T2、T3、T4}(T级是按照含杂质总量的多少，1号铜(代号T1)含杂质总量不大于0.05％，2号铜(代号T2)含杂质量不大于0.1％，3号铜(代号T3)含杂质总量不大于0.3％，4号铜(代号T4)含杂质总量不大于0.5％。)、无氧铜(无氧铜、银无氧铜、锆无氧铜和弥散无氧铜)、磷脱氧铜、添加少量合金元素的特种铜(砷铜、碲铜、银铜、硫铜和锆铜)四类。

首先，可以直接测得变压器被测绕组的阻抗值，或者可以根据同型号的变压器的内部阻抗进行估计，两根导线中心之间的距离与双绞型信号线的长度之间的尺寸关系满足通过参数值的改变来最终达到Z0＝测得变压器被测绕组的阻抗，从而进行阻抗匹配的工作，其中Z0＝线路阻抗＝测得变压器被测绕组的阻抗，由于双绞线是由两根铜线缠绕而成，L为双绞型信号线的长度，d＝两根铜导线中心的距离，r＝导体的半径，这里的半径是指单根导线内部铜芯的半径(铜芯可以近似于一个长的圆柱体)，k＝整根双绞线有效的导体材质的等效介电常数，也就是说是指双绞线内部的导体，将它等效于一个新的导体来计算等效介电常数。

在实际应用中，可以先确定物理量的固定值，例如，r绝大多数情况下是可以不变的，确定了r值，就可以确定k值，因为介电常数值可以通过查表来获得，从而可以成为变量的值就是d、L的值。设定d、L其中一个变量的值则能够计算得到剩下的一个变量的值，从而得到双绞线的各个参数。双绞型信号线的捻度可以通过改变d的值，可以通过加大或者减小铜芯外的绝缘皮套的厚度来调整双绞线的参数值，从而达到与变压器被测绕组的阻抗一致。

可以根据变压器被测绕组阻抗来制作与其阻抗相匹配的双绞型信号线，因为不同型号变压器绕组的阻抗是不同的，可以根据上述的尺寸关系来针对不同的变压器制作出带有不同阻抗的双绞型信号线来进行阻抗匹配，达到精确测量目的。

在一个实施例中，如图3所示，双绞型信号线由两根相互绝缘的导线21、22绞合而成。在双绞型信号线的第一端设置有插头25，插头包括航空插头等；航空插头的作用是使设备连接更加牢固、紧密，并使信号传输不易中断。在位于双绞型信号线的第二端的两根导线21、22的端部分别设置有导电夹23、24。

例如，导线21、22可以为铜导线，两根导线21、22拧在一起成螺旋结构，并且在导线的尾端接上航空插头，并在导线的头端接上鳄鱼夹，制备方法简单，但是对于阻抗匹配来说，意义非常重大，因为双绞线的阻抗取决于导线的直径、导线绝缘厚度和捻度等，可以在不同的环境下自主选择导线的参数等，从而与负载达到最佳的匹配。

在一个实施例中，第一信号线12的第一端的插头与脉冲信号发生器11连接，第一信号线12的第二端的两个导电夹分别与变压器被测绕组13的一端和第一接地导体连接。第二信号线14的第一端的插头与信号处理装置15连接，第二信号线14的第二端的两个导电夹分别与变压器被测绕组13的另一端和第二接地导体连接。

如图4所示，由纳秒脉冲源21生成一个短脉冲，经由连接器22以及双绞型信号线23传送到变压器被测绕组中，双绞型信号线23一端的两个导电夹分别与接地导体25和电力变压器绝缘子上的被测绕组的一端连接，双绞型信号线29的两个导电夹分别与接地导体和电力变压器绝缘子26上的被测绕组的另一端连接，由双绞型信号线29将此短脉冲传输到信号处理装置，从而得到变压器内部的被测绕组对短脉冲的回馈，根据在不同端子(高压端有AX,BY,CZ三相端子，低压端有ax、by、cz三相端子)注入脉冲信号并在不同的端子返回信号。

在一个实施例中，信号处理装置包括：信号放大装置、滤波装置、数字示波器和计算机等。信号放大装置、滤波装置、数字示波器和计算机依次连接，信号放大装置接收第二信号线输入的响应信号。信号放大装置将接收到的第二信号线输入的响应信号进行放大处理。滤波装置可以为高通滤波装置，用于滤除响应信号的工频电流信号。数字示波器显示经过放大、滤波处理后的响应信号，并接收脉冲信号发生器发送的纳秒脉冲信号，作为基准信号。数字示波器将纳秒脉冲信号和响应信号发送给计算机，在计算机中运行相应的故障分析软件，基于纳秒脉冲信号和响应信号进行故障分析，显示分析结果，可以采用现有的多种故障分析方法。

在一个实施例中，本实用新型提供一种用于变压器绕组变形检测的信号线，信号线为双绞型信号线，双绞型信号线由两根相互绝缘的导线绞合而成，两根导线中心之间的距离与双绞型信号线的长度之间的尺寸关系满足其中，Z0为变压器被测绕组的阻抗，单位为欧姆；A为空气阻抗系数；L为双绞型信号线的长度，单位为mm；k为导线的导体材质的等效介电常数，d为两根导线中心之间的距离，单位为mm；r为导线的半径，单位为mm。

上述实施例中的变压器绕组变形检测系统和用于变压器绕组变形检测的信号线，双绞型信号线造价低，能够降低了测量成本；双绞型信号线的材质较软，可以实现在各种测量环境下使用；双绞型信号线的材质不易折断，可以随意弯折；可以根据任何情况下不同的变压器绕组阻抗来制作出一组专门为此种变压器设计的匹配双绞线电缆，从而可以适应对于任何测量对象达到阻抗匹配，从而得到高精度、高信服力的数据；检测灵敏度高、检测速度快，降低了检测耗时，提高了检测速度，可广泛应用于变压器绕组的形变检测和变压器绕组的状态检修中。

上述本实用新型所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本实用新型才公开部分数值以举例说明本实用新型的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本实用新型创造保护范围的限制。

同时，上述本实用新型如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本实用新型公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本实用新型提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。