一种油气套管结构的变压器绕组变形试验回路的制作方法

1.本实用新型属于电气设备试验技术领域，具体涉及一种油气套管结构的变压器绕组变形试验回路。


背景技术：

2.对于改扩建空间有限以及特殊环境要求的变电站、发电厂，变压器通过油气套管与气体绝缘组合电器(gis)直接相连，该类变压器具有占地面积小、运行维护工作量小、可靠性高等突出优点，广泛运用在电力系统。
3.变压器在运输、运行过程中，容易发生绕组变形，绕组变形是指在电动力和机械力的作用下，绕组的尺寸或形状发生不可逆的变化，它是导致变压器发生损坏事故的主要原因之一。因此，在变压器交接和预防试验中，绕组变形试验占据很重要地位，特别是受短路冲击后的变压器应立即进行绕组变形测试，以确保变压器的安全稳定运行。但油气套管结构的变压器高压套管与气体绝缘组合电器(gis)直接相连，涉及变压器高压侧的绕组变形测试需要拆开相连接的油气套管，试验完毕后再恢复气室。整个过程不仅影响工作效率，还会在回装过程中造成密封不严或微水超标等情况，从而导致设备损坏。除此之外，涉及变压器高压侧的其它交接试验以及预防性试验难以开展，对油气套管结构的变压器运行维护带来不便。


技术实现要素：

4.本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种油气套管结构的变压器绕组变形试验回路。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种油气套管结构的变压器绕组变形试验回路，包括：变压器、gis气室、控制单元、绕组变形测试仪和接地连片，所述变压器上设置有高压套管和中性点套管，所述gis气室通过高压套管与所述变压器连接；所述gis气室包括：导电连杆、隔离刀闸、接地刀闸和断路器，所述隔离刀闸一端通过第一接线柱与导电连杆的一端连接，所述隔离刀闸的另一端与断路器相串接，所述导电连杆的另一端通过第二接线柱与高压套管相连，所述接地刀闸的一端与所述隔离刀闸和所述断路器的连接点相连，所述接地刀闸的另一端通过第三接线柱与接地连片的一端连接，所述接地连片的另一端接地gnd；所述控制单元的一端与绕组变形测试仪串接，所述控制单元的另一端通过导线与第三接线柱和中性点套管相连。
6.优选的，所述接地连片通过第四接线柱与接地端子连接。
7.优选的，所述绕组变形测试仪与控制单元通过同轴线缆串接。
8.优选的，上述一种油气套管结构的变压器绕组变形试验回路的试验方法，包括以下步骤：
9.第一步：变压器在基建阶段时，变压器基建阶段时，导电连杆所在的gis气室没有封闭，变压器上设置有高压套管和中性点套管，导电连杆的一端通过第二接线柱与高压套
管连接，导电连杆的另一端通过第一接线柱和隔离刀闸连接，导电连杆处于断开状态，隔离刀闸的另一端与断路器串接，接地刀闸的一端与隔离刀闸和断路器的连接点相连，接地刀闸的另一端通过第三接线柱与接地连片的一端连接，所述接地连片的另一端接地gnd，如图2所示，绕组变形测试仪通过导线分别与第二接线柱和中性点套管相连，得到变压器幅频响应曲线；
10.第二步：将隔离刀闸闭合，接地刀闸闭合，打开接地连片，接地连片的两侧分别设置有第三接线柱和第四接线柱，如图3所示，绕组变形测试仪通过同轴线缆与第一接线柱和第三接线柱相连，得到隔离刀闸、接地刀闸的幅频响应曲线，其幅值为h(f)
导
；
11.第三步：如图1所示，变压器投运正常工作时，导电连杆处于gis气室，且闭合状态，隔离刀闸闭合，接地刀闸断开，断路器闭合，进行绕组变形试验时，断路器断开，变压器停电；
12.第四步：接地刀闸闭合，打开接地连片，接地连片通过第四接线柱与接地端子相连，进行放电；
13.第五步：绕组变形仪通过控制单元与第三接线柱和中性点套管相连，试验引线主要影响幅频特性曲线高频段(＞600khz)，高频段可以忽略感抗及分布电容影响，波峰和波谷分布位置主要以对地电容的影响为主；隔离刀闸和接地刀闸接触电阻很小(50uω)，对试验的影响相当增加部分试验引线，试验引线在频率响应分析法的基本检测回路中等效为对地电容
△
c，经绕组变形仪测试，得到变压器绕组连同隔离刀闸和接地刀闸幅频响应曲线，其幅值为h(f)
变+导
；如图4所示的频率响应分析法的基本检测原理图，可以得到：增加隔离刀闸和接地刀闸等部分设备对地电容
△
c后，响应端电压u2变化，故幅频响应曲线纵坐标h(f)变化，变化值为图4中us为正弦波激励信号源电压；rs为信号源输出阻抗；u
1、
u2为等效网络的激励端电压和响应端电压；l为绕组单位长度的分布电感，c、
△
c为绕组单位长度的对地电容和gis隔离刀闸、接地刀闸等部分设备对地电容
△
c，r为输出测量电阻；
14.第六步：控制单元将变压器绕组连同隔离刀闸和接地刀闸的幅频响应曲线纵坐标h(f)
变+导
与隔离刀闸和接地刀闸的幅频响应曲线纵坐标h(f)
导
在高频段(＞600khz)做差，绕组变形测试仪得到校正后的变压器幅频响应曲线，控制单元作用是避免隔离刀闸、接地刀闸对测试精度的影响；
15.第七步：将第六步中校正后的变压器幅频响应曲线与第一步基建阶段变压器幅频响应曲线在低、中、高频段分别进行做差比较，判断变压器绕组变形情况；在幅频响应特性曲线低频段(1khz
‑
100khz)，若差值平均值大于10db，则定义绕组变形特征值p
低
为1，否则为0，在幅频响应特性曲线中频段(100khz
‑
600khz)，若差值平均值大于20db，则定义绕组变形特征值p
中
为1，否则为0，在幅频响应特性曲线高频段(＞600khz)，若差值平均值大于20db，则定义绕组变形特征值p
高
为1，否则为0；
16.第八步：结合绕组变形特征值，根据公式p＝3p
低
+p
中
+p
高
，综合判断变压器绕组变形情况，当p＜1时，变压器绕组没有发生变形，可安全运行；当1≤p＜3时，变压器绕组轻度变形，运维人员加强日常监测；当3≤p＜5时，变压器绕组明显变形，开展变压器其他停电试验；当p≥5时，变压器绕组严重变形，需要紧急处理。
17.本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：
18.本实用新型采用组合电器中的隔离刀闸和接地刀闸，完成变压器绕组变形试验，通过本实用新型得到校正后的变压器幅频响应曲线与基建阶段变压器幅频响应曲线在低、中、高频段分别进行做差比较，根据绕组变形特征值，综合判断变压器变形情况，并且控制单元排除隔离刀闸和接地刀闸的影响，解决因交接、预防试验导致gis密封组件气室破坏而产生的密封不严，受潮、老化等设备问题的同时，提高了效率，保证精度。
附图说明
19.下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
20.图1为本实用新型的电路结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例第一步中的绕组变形电路；
22.图3为本实用新型实施例第二步中的绕组变形电路；
23.图4为频率响应分析法的基本检测原理图。
24.图中：1为变压器，2为gis气室，21为导电连杆，22为隔离刀闸，23为接地刀闸，24为断路器，3为控制单元，4为绕组变形测试仪，5为接地连片，6为高压套管，7为中性点套管，8为第一接线柱，9为第二接线柱，10为第三接线柱，11为第四接线柱，12为同轴线缆。
具体实施方式
25.如图所示，一种油气套管结构的变压器绕组变形试验回路，包括：变压器1、gis气室2、控制单元3、绕组变形测试仪4和接地连片5，所述变压器1上设置有高压套管6和中性点套管7，所述gis气室2通过高压套管6与所述变压器1连接；所述gis气室2包括：导电连杆21、隔离刀闸22、接地刀闸23和断路器24，所述隔离刀闸22一端通过第一接线柱8与导电连杆21的一端连接，所述隔离刀闸22的另一端与断路器24相串接，所述导电连杆21的另一端通过第二接线柱9与高压套管6相连，所述接地刀闸23的一端与所述隔离刀闸22和所述断路器24的连接点相连，所述接地刀闸23的另一端通过第三接线柱10与接地连片5的一端连接，所述接地连片5的另一端接地gnd；所述控制单元3的一端与绕组变形测试仪4串接，所述控制单元3的另一端通过导线与第三接线柱10和中性点套管7相连。
26.优选的，所述接地连片5未接有第三接线柱10的一端通过第四接线柱11与接地端子连接。
27.优选的，所述绕组变形测试仪4与控制单元3通过同轴线缆12串接。
28.优选的，上述一种油气套管结构的变压器绕组变形试验回路的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：
29.第一步：如图2所示，变压器1基建阶段时，导电连杆21所在的gis气室2没有封闭，变压器1上设置有高压套管6和中性点套管7，导电连杆21的一端通过第二接线柱9与高压套管6连接，导电连杆21的另一端通过第一接线柱8和隔离刀闸22连接，导电连杆21处于断开状态，隔离刀闸22的另一端与断路器24串接，接地刀闸23的一端与隔离刀闸22和断路器24的连接点相连，接地刀闸23的另一端通过第三接线柱10与接地连片5的一端连接，所述接地连片5的另一端接地gnd，绕组变形测试仪4通过导线分别与第二接线柱9和中性点套管7相连，得到变压器幅频响应曲线；
30.第二步：如图3所示，将隔离刀闸22闭合，接地刀闸23闭合，打开接地连片5，接地连片5的两侧分别设置有第三接线柱10和第四接线柱11，绕组变形测试仪4通过同轴线缆12与第一接线柱8和第三接线柱10相连，得到隔离刀闸22、接地刀闸23的幅频响应曲线，其幅值为h(f)
导
；
31.第三步：如图1所示，变压器1投运正常工作时，导电连杆21处于gis气室2，且闭合状态，隔离刀闸22闭合，接地刀闸23断开，断路器24闭合，进行绕组变形试验时，断路器24断开，变压器1停电；
32.第四步：接地刀闸23闭合，打开接地连片5，接地连片5通过第四接线柱11与接地端子相连，进行放电；
33.第五步：绕组变形测试仪4通过控制单元3与第三接线柱10和中性点套管7相连，试验引线主要影响幅频特性曲线高频段(＞600khz)，幅频特性曲线高频段大于600千赫，高频段可以忽略感抗及分布电容影响，波峰和波谷分布位置主要以对地电容的影响为主；隔离刀闸22和接地刀闸23接触电阻很小(50uω)，对试验的影响相当增加部分试验引线，试验引线在频率响应分析法的基本检测回路中等效为对地电容
△
c，经绕组变形测试仪4测试，得到变压器绕组连同隔离刀闸22和接地刀闸23幅频响应曲线，其幅值为h(f)
变+导
；如图4所示的频率响应分析法的基本检测原理图，可以得到gis隔离刀闸、接地刀闸等部分设备对地电容为
△
c，c2,
△
c,r并联电阻为：
[0034][0035]
l与r
并
串联:
[0036][0037]
电压u2:
[0038][0039]
电压u1：
[0040][0041]
绕组幅频响应曲线纵坐标常用对数形式表示，其幅值大小为：
[0042]
h(f)
变+导
＝20lg{u2(f)/u1(f)}
[0043][0044]
没有增加gis导体时，绕组幅频响应曲线幅值大小为：
[0045][0046]
增加gis导体前后幅频响应曲线纵坐标变化值为：
[0047]
图4中us为正弦波激励信号源电压；rs为信号源输出阻抗；u
1、
u2为等效网络的激励端电压和响应端电压；l为绕组单位长度的分布电感，c、
△
c为绕组单位长度的对地电容和gis隔离刀闸、接地刀闸等部分设备对地电容
△
c，r为输出测量电阻；
[0048]
第六步：控制单元3将变压器绕组连同隔离刀闸22和接地刀闸23的幅频响应曲线纵坐标h(f)
变+导
与隔离刀闸22和接地刀闸23的幅频响应曲线纵坐标h(f)
导
在幅频特性曲线高频段做差，绕组变形测试仪4得到校正后的变压器幅频响应曲线；控制单元作用是避免隔离刀闸、接地刀闸对测试精度的影响；
[0049]
第七步：将第六步中校正后的变压器幅频响应曲线与第一步基建阶段变压器幅频响应曲线在低、中、高频段分别进行做差比较，判断变压器变形情况；在幅频响应特性曲线低频段(1khz
‑
100khz)，若差值平均值大于10db，则定义绕组变形特征值p
低
为1，否则为0，在幅频响应特性曲线中频段(100khz
‑
600khz)，若差值平均值大于20db，则定义绕组变形特征值p
中
为1，否则为0，在幅频响应特性曲线高频段(＞600khz)，若差值平均值大于20db，则定义绕组变形特征值p
高
为1，否则为0；
[0050]
第八步：结合绕组变形特征值，根据公式p＝3p
低
+p
中
+p
高
，综合判断变压器绕组变形情况，当p＜1时，变压器绕组没有发生变形，可安全运行；当1≤p＜3时，变压器绕组轻度变形，运维人员加强日常监测；当3≤p＜5时，变压器绕组明显变形，开展变压器其他停电试验；当p≥5时，变压器绕组严重变形，需要紧急处理。
[0051]
上述实施方式仅示例性说明本实用新型的原理及其效果，而非用于限制本实用新型。对于熟悉此技术的人皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改进。因此，凡举所述技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。