变压器绕组变形故障模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电力设备技术领域，具体地，涉及一种变压器绕组变形故障模拟 装置。
【背景技术】
[0002] 变压器是电网的核心设备，变压器在运输过程中遭受意外碰撞和冲击、在运行中 承受故障状态下的冲击电流均会使变压器的绕组和机械结构受到机械应力的冲击，导致绕 组会有一定程度的变形，导致变压器在运行中很容易安全发生事故。绕组变形是电力变压 器最常见的内部故障之一，对电力变压器危害极大。
[0003] 由于绕组变形故障对变压器和电力系统运行有着严重的危害性，而以往的试验方 法又不能有效发现这类缺陷，只能通过吊检来验证。这不仅要花费大量的人力物力，而且对 变压器本身也有一定的危害性。况且在现行的电力系统运行情况下，大型变压器长时间停 电也是非常困难的。国家电网在2011版18项反措规定中也把防止变压器近区短路及绕组 变形放在十分重要的位置。当下有许多国家甚至把该项检测放在变压器预防性试验项目的 首要位置。因此能在现场不吊罩情况下快速测量绕组内部变形的是变压器绕组变形检测的 重点。目前，国内外常用的测试绕组变形的方法有"频率响应分析法"以及"短路阻抗法"， 其中"频率响应分析法"是我国目前最常用、最有效的检测绕组变形的手段之一。"频率响 应分析法"的信号源输出正弦波信号的频率精确度应小于0. 01%，相对于短路阻抗法更灵 敏、更准确。
[0004] 频率响应法的原理是基于变压器的等值电路，可以看成是共地的二端口网络。该 二端口网路的频率特性可以用传递函数H(j〇) =Uo(j〇)/Ui(jc〇)来描述。这种传递函 数描述网络特征的方法称为频率响应分析法。由于每台变压器都对应有自己的响应特性曲 线，所以绕组变形后，其内部参数变化将导致传递函数发生变化。分析和比较变压器的频率 响应特性曲线，就可以发现变压器绕组是否发生了变化。
[0005] 此外，变压器绕组变形频响测试仪关系着变压器绕组变形的检测准确性，但现阶 段尚未有相关的机构对绕组变形测试仪进行准确检定，因此现场变压器绕组变形频响测试 仪本身故障引起的测试异常很难被发现。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的就在于提供一种变压器绕组变形故障模拟装置，该装置可以用 于变压器绕组变形频响测试仪的测试，便于现场方便快速排除仪器本身故障引起的测试异 常。
[0007] 本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：
[0008] 变压器绕组变形故障模拟装置，包括信号输入端、信号输出端、变形故障模拟模 块，所述变形故障模拟模块包括至少3个依次连接的分模块，后一个分模块的输入端连接 前一个分模块的输出端，第一个分模块的输入端连接信号输入端，最后一个分模块的输出 端连接信号输出端；
[0009] 每个分模块包括两个电容、一个电感，其中一个电容与电感并联后一端连接所在 分模块的输入端，另一端连接所在分模块的输出端；另一个电容一端接地、另一端连接所在 分模块的输入端；
[0010] 至少有2个分模块还包括第一调节电容和第一控制开关，该第一调节电容和第一 控制开关串联后与所在分模块的接地的电容并联；
[0011] 至少有2个分模块还包括第二调节电容和第二控制开关，该第二调节电容和第二 控制开关串联后与所在分模块的未接地的电容并联；
[0012] 至少有2个分模块还包括调节电感和控制调节电感是否与电感串联接入回路的 第三控制开关。
[0013] 作为本实用新型的进一步改进，具有调节电感的分模块的电感串联在所在分模块 的输出端和调节电感之间，所述第三控制开关具有一个输入触点和两个输出触点，其输入 触点连接所在分模块的输入端，两个输出触点分别连接在调节电感两端。
[0014] 进一步，具有调节电感的分模块的电感串联在所在分模块的输入端和调节电感之 间，所述第三控制开关具有一个输出触点和两个输入触点，其输出触点连接所在分模块的 输出端，两个输入触点分别连接在调节电感两端。
[0015] 进一步，上述变压器绕组变形故障模拟装置还包括与变形故障模拟模块相连的供 电模块。
[0016] 进一步，上述变压器绕组变形故障模拟装置还包括控制单元和键盘模块，所述键 盘模块和变形故障模拟模块均与控制单元相连。
[0017] 进一步，上述变压器绕组变形故障模拟装置还包括连接在控制单元上的网络接口 和USB接口。
[0018] 进一步，所述控制单元上还连接有液晶显示模块。
[0019] 进一步，所述变形故障模拟模块包括3个依次连接的分模块，其中：第一分模块的 输入端连接信号输入端，第三分模块的输出端连接信号输出端，第二分模块的输入端连接 第一分模块的输出端、输出端连接第三分模块的输入端；
[0020] 第一分模块包括电感L2、调节电感L1、第三控制开关K1、电容C1、电容C2、第二调 节电容C3、第二控制开关K2 ;电容Cl 一端接地、另一端连接信号输入端；电容C2 -端连接 信号输入端、另一端连接第二分模块的输入端；第二调节电容C3与第二控制开关K2串联后 并联在电容C2两端；电感L2串联在调节电感Ll与第二分模块之间，电感L2与电容C2相 连的一端为第一分模块的输出端；第三控制开关Kl具有一个输入触点和两个输出触点，其 输入触点连接信号输入端，其两个输出触点分别连接在调节电感Ll两端；
[0021] 第二分模块包括电容C4、第一调节电容C5、第一控制开关K4、电感L4、调节电感 L3、第三控制开关K3、电容C6 ;电容C4 一端接地、另一端连接第一分模块输出端；第一调节 电容C5与第一控制开关K4串联后并联在电容C4两端；电容C6 -端连接第一分模块输出 端、另一端连接第三分模块的输入端；电感L4串联在调节电感L3与第三分模块之间，电感 L4与电容C6相连的一端为第二分模块的输出端；第三控制开关K3具有一个输入触点和两 个输出触点，其输入触点连接第一分模块输出端，其两个输出触点分别连接在调节电感L3 两端；
[0022] 第三分模块包括电容C7、第一调节电容C8、第一控制开关K5、电感L5、电容C9、第 二调节电容C10、第二控制开关K6 ;其中电容C7-端接地、另一端连接第二分模块的输出 端，第一调节电容C8与第一控制开关K5串联后并联在电容C7两端；电感L5 -端连接第二 分模块的输出端，另一端连接信号输出端；电容C9与电感L5并联，第二调节电容ClO与第 二控制开关K6串联后并联在电容C9两端。
[0023] 优选的，所述第一控制开关K4、第一控制开关K5、第二控制开关K2、第二控制开关 K6、第三控制开关Kl、第三控制开关K3均为继电器。
[0024] 综上，本实用新型的有益效果是：
[0025] 1、本实用新型根据变压器绕组的数学模型建立了一种变压器绕组变形故障模拟 装置，该模拟装置可以用于变压器绕组变形频响测试仪的测试，便于现场方便快速排除仪 器本身故障引起的测试异常，解决了现有技术中无法快速排除仪器本身故障引起的测试异 常的问题；
[0026] 2、本实用新型的模拟装置还可以用于变压器绕组变形频响法的教学，提供了一种 简易、直观的教学手段；
[0027] 3、本实用新型的结构简单、控制方便。
【附图说明】
[0028] 图1是现有技术中变压器绕组的等值电路；
[0029] 图2是本实用新型的变形故障模拟模块结构示意图；
[0030] 图3是模拟装置的结构示意图；
[0031] 图4是模拟装置默认状态下的波形图；
[0032] 图5是模拟装置模拟"局部压缩"故障与默认状态下的波形对比图；
[0033] 图6是模拟装置模拟"线圈断股"故障的波形图。
【具体实施方式】
[0034] 下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的 实施方式不限于此。
[0035] 实施例1 :
[0036] 现有技术中，为了实现绝缘和耐压，变压器线圈一般都设计为饼式结构，同时为便 于散热，各饼之间都有间隙，因此各线圈饼对地、其它相、其它电压等级线圈都有一个临近 电容，线圈之间也有电感。另外变压器套管还有对地电容，引线及接头对地也有电容，所有 这些按其所在结构的位置，都有其所代表的结构参数，所以按其结构，可以构成一个变压器 的线圈在进行测试时的一个等值电路，等值电路如图1所示，图1中，Vs为正弦波激励信号 源电压，Rs为扫频信号输出电阻，Vi为扫频输入信号，其值代表激励端电压，Cg为绕组对地 电容，Cs为饼间电容，Ls为线圈电感，Cb为套管对地电容，R为匹配电阻，Vo为响应输出信 号，其值为响应端电压，它实际上反应了流经R的电流，则Vo/Vi的比值就代表了一种电抗 的变化。
[0037] 当频率超过IkHz时，变压器的铁心基本不起作用，变压器的每个绕组均可视为一 个由电阻、电容、电感等分布参数构成的无源线性双端口网络，并且可忽略绕组的电阻。变 压器的每个绕组的内部特性可以通过传递函数H (j ω)描述。
[0038] 如果绕组发生了轴向、径向尺寸变化等变形现象，势必会改变网络的Ls、Cs、Cg等 分布参数，导致其传递函数H(j ω)的零点和极点分布发生变化，使得网络的频率响应特性 发生变化。采用"频率响应分析法"检测变压器绕组变