一种变压器试验平台的制作方法

本发明涉及电力变压器技术领域，具体涉及一种变压器试验平台。

背景技术：

电力变压器是电力系统中关键的设备之一，对变压器运行状况的监测非常重要，目前流行的智能变压器要求在变压器上装配状态监测装置。在实施变压器状态监测时，需要首先对各监测技术进行研究，要求在尽量接近电力变压器实际运行工况下对各项监测技术的灵敏度、准确性、长期运行稳定性等性能进行试验研究。为实现上述试验研究需要变压器试验平台能够提供更加接近实际工况的条件，从而提高试验效率，节省试验时间。目前变压器试验平台主要包括：

1、关于局部放电信号在变压器绕组中传播规律的试验平台

变压器设备故障的主要原因是其绝缘性能的劣化，而局部放电是造成变压器绝缘故障的主要原因之一。为了掌握变压器内部局部放电的发展过程和传播规律，目前采用的普遍方法是：

(1)利用针板放电、球板放电、气隙放电模型等局部放电模型进行局部放电试验研究；然而此类试验平台只模拟了油纸绝缘材料的局部放电信号特征和缺陷发展过程，而不能研究局部放电信号在变压器内部绕组上的传播规律。

(2)建立变压器绕组的数学模型，利用计算机仿真分析类似局部放电脉冲的信号在绕组中的传播规律；鉴于变压器绕组的复杂性，理论仿真结果非常粗糙，误差很大。

(3)在10kV变压器绕组上，或者专门设计加工的小变压器绕组模型上，注入脉冲信号，同时测量绕组各线匝上的响应信号，分析研究局部放电信号在绕组结构中的传播规律；但是这些小电压等级的变压器绕组、小体积的绕组模型的电磁特性与实际大型电力变压器的绕组的电磁特性相差甚远。

(4)对退役的实际电力变压器上进行改造，将局部放电模型连接在其高压绕组的引出线上；这种试验方法主要用来研究变压器内部局部放电源的定位研究，由于局部放电模型就连接线到呀绕组的引出线上，局部放电脉冲信号未经过绕组结构就已传出高压套管，因而从高 压套管上监测到的局部放电信号中难以提取出关于脉冲信号在绕组中传播的规律。

因此，目前还没有能够体现局部放电脉冲信号在变压器绕组中传播规律的高电压等级(例如220kV及其以上电压等级)变压器局部放电试验平台。

2、关于变压器绕组温度监测技术的试验平台

变压器内部油纸绝缘或者铁芯叠片绝缘损坏时，损坏部位异常发热，温度上升。因此，在现场电力变压器运行期间，监测其内部温度、进而确定故障点温度和位置非常重要。目前关于变压器异常发热故障监测的研究方法包括：

(1)利用电力变压器张现有的顶层油温传感器，监测变压器顶层油温，带入变压器绕组温度模型，估算绕组上的最高温度；由于变压器内部结构复杂，用于散热的变压器油流动情况也比较复杂，导致变压器温度模型非常粗糙，利用该模型和顶层油温数值估算的变压器绕组最高温度误差很大。

(2)在电力变压器绕组上安装光纤温度传感器，实时监测变压器绕组的温度；但是安装了绕组温度监测的电力变压器，只能监测变压器绕组当前的温度，由于变压器日常运行中很少出现过热性故障，因而利用处于运行中的变压器无法开展变压器绕组温度监测技术的研究。

安装了绕组温度监测的电力变压器，在实验室可以通过温升试验，提高绕组的温度，进而检验绕组温度监测技术。利用该方式研究绕组温度监测技术，存在下列三点不足：

①：该方法使得短路电流流过整个绕组，进而使整个绕组的温度都升高；而实际变压器发生的过热故障大部分是部分绕组短路过热、部分绝缘电弧放电过热等。因而，该方法所产生的绕组整体温度升高不但与实际中的局部绕组温度升高有很大不同，而且不能用于研究热点温度定位方法的研究。

②：该方法使得短路电流流过整个绕组，进而使整个绕组的温度都升高；但是所需的功率很大，一般的实验室不具备试验条件，只有变压器厂等机构的实验室才能开展此类试验。

③：该方法短路了高压绕组，因而高压绕组和低压绕组的电压都很低，仅是短路阻抗上的电压，常常小于变压器绕组额定电压的10％。实际运行中的变压器出现绕组温度异常升高状态中，绕组的电压仍然保持运行高电压(例如，额定电压)。因此，利用该方法获得的绕组温度升高状态中绕组的电压很低，不能体现高温度、高电压对监测装置的共同作用。

因此，目前还没有能够提供绕组温度异常升高，同时绕组处于高电压状态的变变压器绕组温度监测试验平台。

3、关于变压器监测技术的多功能试验平台

现有变压器监测技术，包括局部放电监测、绕组温度监测、油中分解气体检测等。各种 监测技术的试验平台，均只有部分功能。特别是，目前还没有能够同时提供局部放电监测和绕组温度监测的试验平台，因而存在下列不足：

(1)不能研究绕组中局部放电脉冲对绕组温度监测传感器的影响；不能研究绕组测温装置对局部放电脉冲在绕组上传播过程的影响。即，现有单功能试验平台不能研究多项监测技术之间的相互影响。

(2)开展局部放电监测技术和绕组温度监测技术的长期稳定性实验时，需要使用各自的试验平台，试验平台数量多造成实际操作和管理上的不便。

综上，需要提供一种多功能变压器试验平台，不仅可以在变压器额定运行时模拟绕组局部放电故障，研究油纸绝缘局部放电特性及绕组中局部放电脉冲信号的传播规律，而且可以同时模拟变压器局部绕组发热，并且绕组温度升高时绕组仍处于高电压状态。

技术实现要素：

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种变压器试验平台。

本发明的技术方案是：

第一方面，所述试验平台包括单相变压器、调压绕组、高压接头、有载调压开关和局部放电模型；

所述调压绕组与单相变压器中高压绕组的高压端连接，所述有载调压开关设置在调压绕组上；所述高压接头设置在所述高压绕组的中部；所述局部放电模型通过密封圆筒伸入单相变压器的变压器油箱内部。

优选的，所述有载调压开关包括主动支路、过渡支路，以及依次设置在所述调压绕组上的分接抽头，所述分接抽头的数目至少为3；

所述主动支路包括依次连接的第一动触头、第一开关、第一电抗器和末端定触头；

所述过渡支路包括依次连接的第二动触头、第二开关、第二电抗器和所述末端定触头；

所述第一动触头和第二动触头分别与分接抽头滑动连接；

优选的，所述分接抽头包括首端分接抽头和末端分接抽头；所述首端分接抽头设置在所述调压绕组与单相变压器的连接端，所述末端分接抽头设置在所述调压绕组的另一端；

所述首端分接抽头接入第一高压套管，所述末端定触头接入第二高压套管；

优选的，所述局部放电模型包括设有弹簧的高压电极；所述高压电极通过弹簧压缩与所述高压接头接触连接；

优选的，所述密封圆筒焊接设置在所述变压器油箱的顶部窗口上；所述密封圆筒的顶端 高于变压器油枕内的液面，以使得放入和取出所述局部放电模型时不发生漏油；

优选的，所述高压接头包括焊接在一根导线一端上的铜板；所述导线的另一端与所述单相变压器中高压绕组的中部连接；

所述铜板为表面和边缘均光滑的铜板。

第二方面，采用上述试验平台进行变压器绕组局部发热试验的方法，其步骤是：

步骤11：在第一高压套管与第二高压套管之间连接电抗器；

步骤12：向单相变压器的低压绕组供电；

步骤13：调整所述电抗器的值，改变调压绕组中的短路电流，从而改变所述调压绕组的温度。

第三方面，采用上述试验平台向电气设备供电的方法，其步骤是：

步骤21：在第一高压套管与第二高压套管之间连接电抗器，将所述电气设备与所述电抗器串联连接；

步骤22：向单相变压器的低压绕组供电；

步骤23：调整所述电抗器的值，从而调整向所述电气设备输出的电压值；

所述试验平台向电气设备供电的电压最大值为所述单相变压器中高压绕组的额定电压，电流值为调压绕组中的短路电流。

第四方面，采用权利要求上述试验平台进行变压器绕组局部放电试验的方法，其方法为：

将局部放电模型沿密封圆筒放入变压器内部，使得局部放电模型中高压电极的弹簧与高压接头的铜板紧密接触。

与最接近的现有技术相比，本发明的优异效果是：

1、本发明提供的一种变压器试验平台，在变压器正常运行电压下即可产生真是的局部放电信号，不但模拟了局部放电信号沿变压器高压绕组传播过程，而且变压器高压绕组可处于额定电压，便于研究局部放电监测技术的高电压绝缘特性和局部放电源定位技术；

2、本发明提供的一种变压器试验平台，在变压器调压绕组发热时，由于连接于高压套管之间的电抗器的阻抗不等于零，使得调压绕组没有完全短路，因而高压绕组和调压绕组的电压仍然很高，可等于额定电压，便于研究变压器绕组温度监测技术的高电压绝缘特性；

3、本发明提供的一种变压器试验平台，局部放电试验与绕组局部过热试验可以同时开展；一方面能够研究局部放电脉冲经过调压绕组对安装在调压绕组上的温度传感器的影响规律，另一方面能够同时研究局部放电监测技术与绕组温度监测技术的长期稳定性，缩短试验时间；

4、本发明提供的一种变压器试验平台，能够向其他电器设备提供高电压和大电流，高电压为变压器高压绕组的额定电压，电流为调压绕组的短路电流。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1：本发明实施例中一种变压器试验平台结构示意图；

图2：本发明实施例中高压接头与局部放电模型的连接示意图；

其中，1：高压绕组；2：高压接头；21：局部放电模型；22：密封圆筒；23：铜板；24：导线；3：调压绕组；4：第一高压套管；5：第二高压套管；6：电抗器；7：低压绕组；8：有载调压开关；9：铁芯；10：低压套管；11：主动支路；12：过渡支路；13：第一电抗器；14：第二电抗器；15：变压器油箱；16：变压器油枕。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提供的一种变压器试验平台，不仅可以在变压器额定运行时模拟绕组局部放电故障，研究油纸绝缘局部放电特性及绕组中局部放电脉冲信号的传播规律，而且可以同时模拟变压器局部绕组发热，并且绕组温度升高时绕组仍处于高电压状态。

本发明提供的变压器试验平台实施例如图1所示，具体为：

该试验平台包括单相变压器、调压绕组3、高压接头2、有载调压开关8和局部放电模型21，其中，

调压绕组3与单相变压器中高压绕组1的高压端连接；有载调压开关8设置在调压绕组3上；高压接头2设置在高压绕组1的中部；局部放电模型21通过密封圆筒22伸入单相变压器的变压器油箱内部。

(1)有载调压开关

该有载调压开关包括主动支路11、过渡支路12，以及依次设置在调压绕组3上的分接抽头，分接抽头的数目至少为3，如图1所示，本实施例分接抽头的数目为6.

主动支路11包括依次连接的第一动触头、第一开关、第一电抗器13和末端定触头；

过渡支路12包括依次连接的第二动触头、第二开关、第二电抗器14和末端定触头；

第一动触头和第二动触头分别与分接抽头滑动连接。

分接抽头包括首端分接抽头和末端分接抽头；首端分接抽头设置在调压绕组3与单相变压器的连接端，末端分接抽头设置在调压绕组3的另一端；首端分接抽头接入第一高压套管4，末端定触头接入第二高压套管5。

(2)局部放电模型

该局部放电模型8包括设有弹簧的高压电极；高压电极通过弹簧压缩与高压接头接触连接。本实施例中局部放电模型采用针板放电、球板放电、气隙放电模型等局部放电模型中的一种或者多种。

(3)密封圆筒

如图2所示，该密封圆筒22焊接设置在变压器油箱15的顶部窗口上；密封圆筒22的顶端高于变压器油枕内16的液面，以使得放入和取出局部放电模型8时不发生漏油。

(4)高压接头

该高压接头2包括焊接在导线24一端的铜板23，导线24的另一端与单相变压器中高压绕组1的中部连接；铜板23为表面和边缘均光滑的铜板。

本发明实施例中上述变压器试验平台包括的试验类型和操作方法为：

1、采用试验平台进行变压器绕组局部发热试验时，包括：

(1)在第一高压套管4与第二高压套管5之间连接电抗器6；

(2)向单相变压器的低压绕组7供电；

(3)调整电抗器6的值，改变调压绕组3中的短路电流，从而改变调压绕组3的温度。

当电抗器6的数值较小时，相当于调压绕组3通过电抗器6短路。向低压绕组7供电时，调压绕组3中将流过短路电流，而高压绕组1中仅流过负载电流，从而使得调压绕组3发热量远大于高压绕组1，使得调压绕组3的温度高于高压绕组。通过改变电抗器6的阻抗值，能够改变调压绕组3中的短路电流，进而改变调压绕组3的温度。

由于电抗器6的阻抗值不等于零，使得调压绕组3没有完全短路，因而高压绕组1和调压绕组3的电压仍然很高，可等于额定电压，因此该实验平台可以用于变压器绕组的温度监测技术研究。

2、采用试验平台向电气设备供电时，包括：

(1)将电气设备与电抗器6串联后连接于第一高压套管4与第二高压套管5之间；

(2)向单相变压器的低压绕组7供电，以及调整电抗器6的值，改变调压绕组3中的短路电流。试验平台向电气设备供电的电压最大值为单相变压器中高压绕组1的额定电压，电 流值为调压绕组3中的短路电流。

3、采用试验平台进行变压器绕组局部放电试验时，包括：

将局部放电模型8沿密封圆筒22放入单相变压器内部，使得局部放电模型中高压电极的弹簧与高压接头2的铜板23紧密接触。

高压接头2将高压绕组1中部的电压传递给局部放电模型8，从而使得局部放电模型8发生发电，由于高压接头2与高压绕组1中部电气连接，具有下述优点：

①：局部放电脉冲沿高压绕组1传播一段距离后，从第一高压套管4和第二高压套管5传出，使得从高压套管末端输出的局部放电脉冲信号中含有局部放电脉冲沿绕组传播的信息；

②：局部放电模型8上的电压只是高压绕组1的高压端电压的一部分，使得局部放电模型8的耐受电压不必大于或者等于高压绕组1的高压端电压，进而可以减小局部放电模型8的体积。因此，开展局部放电试验时，高压绕组1上的电压仍然是额定电压，与实际运行中的相同电压等级的变压器相一致；

③：局部放电试验中，存在局部放电模型8被击穿的风险，与现有的将局部放电模型8与高压绕组1引出线直接相连的变压器试验平台相比，本实施例中局部放电模型8与高压绕组1中部连接，局部放电模型8上的电压较低，进而局部放电模型被击穿时对变压器试验平台造成的冲击损伤较小。

最后应当说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。