卷铁心多点接地故障下铁心损耗试验平台及试验方法与流程

本发明属于变压器故障模拟领域，特别是一种卷铁心多点接地故障下铁心损耗试验平台。

背景技术：

变压器是电力系统的重要设备之一，其能否正常运行影响着电力系统的安全性和可靠性。变压器铁心是产生故障的主要部件之一，变压器正常运行时，为了防止铁心对地出现悬浮电位，从而造成铁心对地的断续性击穿放电，铁心必须有一点可靠接地，但当铁心出现两点以上接地时，铁心间的不均匀电位就会在接地点之间形成环流，并造成铁心的局部过热，从而造成铁心空载损耗的增加。

目前针对变压器铁心多点接地及空载损耗的研究工作，大多是基于叠铁心变压器，叠铁心是相互绝缘的硅钢片叠在一起形成的，而卷铁心是通过硅钢带绕制而形成的，两种铁心多点接地之后其内部的环流流通路径会有一定差别，所以对铁心的空载损耗会不相同，但目前还缺少研究卷铁心变压器的多点接地与铁心损耗之间关联性的装置。

技术实现要素：

本发明的目的是，为了研究卷铁心变压器铁心在不同位置多点接地故障与铁心损耗之间的关联性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

一种卷铁心多点接地故障下铁心损耗试验平台，主要包括：计算机100、通讯转换控制模块200、故障模拟模块箱300、功率分析仪400、变压器500构成，所述计算机与通讯转换控制模块相连，通讯转换控制模块控制故障模拟模块和功率分析仪，所述变压器的铁心1是卷铁心，铁心1经接地线组与故障模拟模块连接，所述铁心1上绕制有励磁绕组2，励磁绕组2与功率分析仪连接；

所述接地线组分别从卷铁心的上铁轭、下铁轭和次边铁心柱引出，其中：上铁轭接地线组一从上铁轭30％带级位置处引出；上铁轭接地线组二从上铁轭约70％带级位置处引出，次边心柱接地线组一从次边心柱30％带级位置处引出，次边心柱接地线组二从次边心柱70％带级位置处引出；下铁轭接地线组一从下铁轭30％带级位置处引出；下铁轭接地线组二从下铁轭70％带级位置处引出；各接地线组从铁轭相应部位两相邻硅钢片上引出：上铁轭接地线组一包含接地线三3和接地线三4；上铁轭接地线组二包含接地线四4和接地线五5；次边心柱接地线组一包含接地线八8和接地线十10；次边心柱接地线组二包含接地线七7和接地线九9；下铁轭接地线组一包含接地线十二12和接地线13；下铁轭接地线组二包含接地线十一11和接地线十四14；

所述故障模拟箱300的箱体1内具有三个并联的可调电阻，即第一可调电阻，第二可调电阻和第三可调电阻；各可调电阻的一端与接地片16连接，另一端通过一继电器与接地线相连；各可调电阻的右侧均通过继电器组与卷铁心引出的接地线组相连，即：第一继电器组与接地线四、接地线五5和接地线六6分别相连；第二继电器组与接地线八8、接地线九9和接地线十10分别相连；第二继电器组与接地线八8、接地线九9和接地线十10分别相连。

所述的箱体15采用复合结构，内层为环氧树脂材料，外层为钢材料，以达到与外界较好的隔离作用，箱体15的上表面设置有三个旋钮(S1，S2，S3)，三个电阻显示模块(17，18，19)，一个电流显示模块20，十二个外部接线端子(21～32)和一个罗氏线圈33。

旋钮S1、S2和S3分别与可调电阻R1、R2和R3相连，所述电阻显示模块(19～21)分别与可调电阻(R1～R3)并联，通过旋钮S1、S2和S3调节改变电阻值，显示模块(19～21)显示电阻值大小。

所述十二个外部接线端子(21～32)分别与接地线(3～14)相连，电流显示模块20与罗氏线圈33并联，罗氏线圈33套在总接地线上，可达到实时监测接地电流的目的。

所述的励磁绕组2与功率分析仪连接，可测量出不同接地状况下铁心的损耗值。

本发明的目的还在于提供一种在上述试验平台完成卷铁心多点接地故障下铁心损耗试验的方法，其具体手段为：

铁心多点接地故障下铁心损耗测量方法，采用上述的试验平台进行铁心多点接地故障下铁心损耗测量，包括以下步骤：

1)计算机向通讯转换控制模块发送指令，控制故障模拟模块中某个继电器的通断，对变压器设置一种铁心接地故障；

2)计算机向通讯转换控制模块发送指令，使用功率分析仪测出铁心的损耗数据，并将数据通过通讯转换控制模块传输到计算机；

3)重复步骤1)和2)；

4)测量得到不同接地故障情况及其对应的铁心损耗数据，并进行分析。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：以本发明的一种卷铁心多点接地故障下铁心损耗试验平台为依托，可以开展在铁心不同位置多点接地故障，监测故障电流的大小的同时，探究故障情况对铁心损耗的影响，本发明装置结构简单，检测及读数方便。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图

图2为本发明的变压器结构示意图

图3为本发明的铁心与接地线连接示意图

图4为本发明的故障模拟模块内部结构示意图

图5为本发明的故障模拟模块箱体面板示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步举例说明：

本发明为一种变压器铁心多点接地故障的试验装置，可以开展铁心不同位置多点接地故障的模拟，监测故障电流的大小，探究接地电阻对故障情况的影响。

图1为本发明总结结构示意图，主要包括变压器500、故障模拟模块300、功率分析仪400、通讯转换模块200、计算机100，其中变压器500的铁心1是卷铁心，所述铁心1上绕制励磁绕组2，从所述铁心1内不同位置引出十二根接地线(3～14)，所述接地线(3～14)与故障模拟模块300相连，故障模拟模块与通讯转换模块相连，所述通讯转换模块与计算机相连。

图2为本发明中铁心与接地线连接示意图，结合图3可看到，以上铁轭接地线(3、5)为例，其中接地线三3从上铁轭约30％带级位置处引出，接地线五5从上铁轭约70％带级位置处引出。其中，接地线(3～14)均采用漆包线材料，防止在接出过程中造成短路，以图2为例可知，其中接地线(3、4)从上铁轭约30％带级位置处引出，接地线(5、6)从上铁轭约70％带级位置处引出，接地线(8、10)从次边心柱约30％带级位置处引出，接地线(7、9)从次边心柱约70％带级位置处引出，接地线(12、13)从下铁轭约30％带级位置处引出，接地线(11、14)从下铁轭约70％带级位置处引出。

图4为本发明装置故障模拟模块内部结构示意图，故障模拟模块300主要包括三个可调电阻R1，R2和R3、十二个继电器(J1～J12)及一个接地片16，其均置于箱体15内；继电器J1与接地线三3相连，继电器(J2、J3、J4)分别与接地线(4、5、6)相连，继电器J5与接地线七7相连，继电器(J6、J7、J8)分别与接地线(8、9、10)相连，继电器J9与接地线十一11相连，继电器(J10、J11、J12)分别与接地线(12、13、14)相连，继电器(J1～J12)另一端与接地片(16)连接，通过继电器的通断即可实现不同的接地线接地。

图5为本发明的故障模拟模块箱体面板示意图，箱体15采用复合结构，内层为环氧树脂材料，外层为钢材料，以达到与外界较好的隔离作用，箱体的上表面设置有三个旋钮(S1，S2，S3)，三个电阻显示模块(17，18，19)，一个电流显示模块20，十二个外部接线端子(21～32)和一个罗氏线圈33。旋钮(S1、S2、S3)分别与可调电阻(R1、R2、R3)相连，所述电阻显示模块(19～21)分别与可调电阻(R1～R3)并联，通过旋钮(S1、S2、S3)调节改变电阻值，显示模块(19～21)显示电阻值大小。所述十二个外部接线端子(21～32)分别与接地线(3～14)相连，电流显示模块20与罗氏线圈33并联，罗氏线圈33套在总接地线上，可达到实时监测接地电流的目的。

本发明的实施方式是卷铁心不同位置多点接地的故障模拟，下面以上铁轭为例，对本发明卷铁心上铁轭不同位置的多点接地故障模拟作进一步的详细描述：

正常运行状态：模拟卷铁心变压器正常运行时，将接地线三3接地，即将继电器J1闭合，其余继电器处于断开状态。

故障位置一：上铁轭的两个处于不同带级位置的接地线三3和接地线五5同时接地，其他接地线处于开路，即将继电器J1和继电器J3闭合，其余继电器处于断开状态。

故障位置二：上铁轭的两个处于同一带级位置的接地线三3和接地线四4同时接地，其他接地线处于开路，即将继电器J1和继电器J2闭合，其余继电器处于断开状态。

故障位置三：上铁轭的两个处于不同带级位置的接地线三3和接地线六6同时接地，其他接地线处于开路，即将继电器J1和继电器J4闭合，其余继电器处于断开状态。

本发明的测试方法包括以下步骤：

1)计算机100向通讯转换控制模块200发送指令，控制故障模拟模块300中某个继电器的通断，对变压器500设置一种铁心接地故障；

2)计算机100向通讯转换控制模块200发送指令，使用功率分析仪400测出铁心1的损耗数据，并将数据通过通讯转换控制模块200传输到计算机；

3)重复步骤1)和2)；

4)测量得到对应接地故障情况下的铁心损耗数据，并进行分析。