本發(fā)明涉及一種變壓器繞組變形模擬裝置，尤其是一種適用于油浸變壓器繞組變形模擬裝置。

背景技術：

電力變壓器是發(fā)電廠和變電站最重要的設備之一，其安全對電網(wǎng)、社會穩(wěn)定具有重要的影響。油浸變壓器最為常用，但由于其自身的結構、所用絕緣材料以及變壓器的運行條件等導致油浸變壓器存在著火災事故的隱患。變壓器爆炸著火通常是由于變壓器繞組絕緣損壞引起電弧放電，進而導致油溫驟增，同時電弧放電使變壓器油裂解產(chǎn)生大量的可燃性氣體，進而導致油壓增加，高溫高壓油在嚴重情況下使油箱裂開，空氣與可燃性氣體混合后發(fā)生爆炸，使變壓器油燃燒，主變著火，變電站停電，給電網(wǎng)造成巨大的損失，同時給社會造成極其惡劣的影響。

變壓器繞組變形是指在電動力和機械力的作用下，繞組的尺寸或形狀發(fā)生不可逆的變化，變形種類包括軸向和徑向尺寸的變化、器身位移、繞組扭曲、鼓包和匝間短路等。此外，繞組變形還具有累積效應，即：在經(jīng)受一次短路電流沖擊后，變壓器繞組沒有立即損壞，僅有較小的永久變形，但導致其絕緣性能和機械性能下降。在下一次短路電流沖擊時，會使得繞組變形加劇，出現(xiàn)惡性循環(huán)。因而已有繞組變形的變壓器是一種事故隱患，運行時若再遇到較大的過電流作用，則可能發(fā)生變壓器損壞等重大事故。目前變壓器期繞組變形故障，已經(jīng)成為變壓器的主要故障之一，因此，必須對變壓器繞組進行變形檢測并診斷其變形程度，依此開展變壓器的預防性維修。

目前的繞組變形檢測方法，最常用的繞組變形檢測方法是頻響法和短路阻抗法，前者基于變壓器繞組發(fā)生變形之后，繞組的電感、對地電容、匝間電容等參數(shù)會發(fā)生變化的原理，后者基于變壓器繞組發(fā)生變形之后，繞組的漏電抗即短路阻抗會發(fā)生變化的原理，兩種方法均存在診斷方法不夠完善的問題，需要深入研究檢測與診斷方法的靈敏度、準確度，以及確定變形部位的定位方法。開展上述研究離不開試驗驗證。

目前，繞組變形檢測模擬試驗研究中使用的裝置，一種是來源于變壓器廠返修的已發(fā)生了繞組變形的變壓器，一種是實驗室中的試驗平臺。前者獲取困難，體積大，若為低壓繞組變形，無法在未拆解繞組的情況下確定繞組的變形類型，后者或者通過電容、電感、電阻元件的等效電路來模擬繞組變形，或者通過對真型變壓器繞組進行處理來模擬現(xiàn)場繞組變形，處理方法包括將繞組中某兩匝線圈短路、在某兩匝線圈之間接入電容器、增大線餅間的距離、移動繞組以改變繞組對油箱的距離等等，進而使得繞組的分布電感、電容發(fā)生變化，進而達到模擬繞組實際變形的目的。

通過電容、電感、電阻元件的等效電路來模擬繞組變形，如cn202887569u和cn204347165u所示，但該方法難以考慮到漏感、鐵芯非線性等實際影響，無法貼合實際，不夠準確，而通過真型變壓器繞組變形，目前的主要有cn105526835a所述的通過將繞組徑向變形造成的分布電容變化轉化為油箱變形造成的分布電容變化，改變變形塊的位置，相當于改變了繞組變形的部位、或者改變了繞組變形的范圍和變形程度，但該方法僅僅考慮了繞組外層的電容變化，未能考慮內層繞組的變形以及繞組之間的變形，模型不夠準確。而且以上方法中的模型不能在高電壓下運行，不能反映變壓器運行中的振動等狀態(tài)，也不能靈活形成不同變形種類、不同變形部位的變形。

技術實現(xiàn)要素：

針對以上不足，本發(fā)明提供一種真實、變形類型多樣、適用高壓、振動狀態(tài)可測、可實際運行的變壓器繞組變形模擬裝置。

為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種變壓器繞組變形模擬裝置，包括有高壓側繞組、低壓側繞組、變壓器油、鐵芯、鐵芯夾件、變壓器油箱、低壓套管、高壓套管、低壓中性點套管、高壓中性點套管、繞組變形模塊、繞組正常模塊、導線、壓板和壓緊螺釘；所述鐵芯通過鐵芯夾件設置于所述變壓器油箱內，所述鐵芯和鐵芯夾件通過所述導線與所述變壓器油箱相連接；所述低壓套管、高壓套管、低壓中性點套管、高壓中性點套管設置于所述變壓器油箱外部，所述變壓器油箱內部充滿變壓器油，所述低壓側繞組套設在所述鐵芯外圍，所述高壓側繞組套設在所述低壓側繞組外圍，所述鐵芯和所述低壓側繞組之間以及所述高壓側繞組和低壓側繞組之間有一定的預留空間，以保證所述低壓側繞組在擁有足夠的絕緣距離情況下有一定的移動空間；所述壓板位于高壓側繞組和低壓側繞組上面，通過所述壓緊螺釘壓緊所述高壓側繞組及低壓側繞組；所述高壓側繞組和低壓側繞組分別包括有上、中、下三個繞組模塊，所述繞組模塊為繞組變形模塊和/或繞組正常模塊；所述高壓側繞組的高壓出口通過所述導線與所述高壓套管相連接，所述高壓側繞組的尾端通過所述導線與所述高壓中性點套管相連接，所述低壓側繞組的低壓出口通過所述導線與所述低壓套管相連接，所述低壓側繞組的尾端通過所述導線與所述低壓中性點套管相連接。

進一步地，所述繞組變形模塊與繞組正常模塊的形狀為圓餅狀。

進一步地，所述繞組變形模塊的繞組變形指繞組的軸向和/或徑向尺寸的變化、繞組松動、繞組移位、繞組扭曲、鼓包和匝間短路。

進一步地，所述繞組變形模塊的變形形狀為鼓包、凹陷、匝間短路中的至少一種。

進一步地，所述繞組變形模塊的變形部位的導線絕緣采用絕緣紙和熱縮管的復合絕緣。

進一步地，所述變壓器繞組變形模擬裝置在高壓或低壓下運行。

進一步地，所述鐵芯采用厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成。

進一步地，所述鐵芯夾件通過螺桿夾緊鐵芯。

進一步地，還包括有振動傳感器，所述振動傳感器為頻率在0~1500hz的加速度傳感器；所述振動傳感器安裝在變壓器油箱外壁上。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明充分考慮了變壓器不同部位、不同形狀的變形情況以及發(fā)生繞組變形的變壓器運行情況，為全面模擬實際發(fā)生的繞組變形及其運行狀態(tài)提供了一種新的解決方案；

2、本發(fā)明提供的繞組變形包括了現(xiàn)有變壓器繞組變形的各種類型，從而基本能夠對該類型變壓器的所有繞組變形進行模擬；

3、本發(fā)明引入繞組模塊化的方法，通過拆裝變壓器繞組模塊并進行移位、局部變形、線匝短路等處理來模擬實際繞組變形，能夠模擬繞組變形的變壓器帶電運行狀態(tài)，具有準確、真實、靈活、直觀地模擬不同形狀、不同位置繞組變形的優(yōu)點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，以下將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。

圖1為本發(fā)明的結構示意圖；

圖2為繞組模塊的結構示意圖；

圖3為繞組變形模塊的結構示意圖（橫截面斷面圖）。

其中，圖中所示標記為：1：高壓側繞組；2：低壓側繞組；3：變壓器油，4：鐵芯；5：鐵芯夾件；6：變壓器油箱；7：低壓套管；8：高壓套管；9：低壓中性點套管；10：高壓中性點套管；11：繞組變形模塊；12：繞組正常模塊；13：導線；14：振動傳感器；15：壓板；16：壓緊螺釘。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術語“內”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“連接”等應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。

請參照圖1，本發(fā)明提供一種變壓器繞組變形模擬裝置，變壓器繞組變形模擬裝置主要包括有高壓側繞組1、低壓側繞組2、變壓器油3、鐵芯4、鐵芯夾件5、變壓器油箱6、低壓套管7、高壓套管8、低壓中性點套管9、高壓中性點套管10、繞組變形模塊11、繞組正常模塊12、導線13、振動傳感器14、壓板15和壓緊螺釘16。

請參照圖1，鐵芯4通過鐵芯夾件5設置于變壓器油箱6內，鐵芯4采用厚度為0.5mm的硅鋼片疊裝而成，鐵芯夾件5通過螺桿夾緊鐵芯4，鐵芯4和鐵芯夾件5通過導線13與變壓器油箱6底部相連接。如圖1所示，低壓套管7、高壓套管8、低壓中性點套管9和高壓中性點套管10設置于變壓器油箱6外部，變壓器油箱6內部充滿變壓器油3。低壓側繞組2套設在鐵芯4外圍，高壓側繞組1套設在低壓側繞組2外圍，鐵芯4和低壓側繞組2之間以及高壓側繞組1和低壓側繞組2之間有一定的預留空間，以保證低壓側繞組2在擁有足夠的絕緣距離情況下有一定的移動空間。壓板15位于高壓側繞組1和低壓側繞組2上面，通過壓緊螺釘16壓緊高壓側繞組1及低壓側繞組2。高壓側繞組1和低壓側繞組2分別包括有上、中、下三個繞組模塊，繞組模塊為繞組變形模塊11和繞組正常模塊12的組合，既繞組模塊的組成有三種類型，一種是同時包括有繞組變形模塊11和繞組正常模塊12，且繞組變形模塊11和繞組正常模塊12分別至少有一個；第二種是繞組模塊全部為繞組正常模塊12的情形；第三種是繞組模塊全部為繞組變形模塊11的情形。且在擁有繞組變形模塊11的情況下，繞組變形模塊11可以為高壓側繞組1或低壓側繞組2中的上、中、下三個繞組模塊中的任一個或多個。繞組變形模塊11與繞組正常模塊12的形狀為圓餅狀，當然也可以視具體的模擬變換成其他相適應的形狀。在本發(fā)明中，繞組變形模塊11的變形形狀根據(jù)將要模擬的繞組變形形狀來制作，繞組變形模塊11的繞組變形指繞組的軸向和/或徑向尺寸的變化、器身位移、繞組扭曲、鼓包和匝間短路。在可選的實施例中，繞組變形模塊11的變形形狀為鼓包、凹陷、匝間短路中的至少一種，如圖3所示，繞組變形模塊11的變形形狀為鼓包，圖3中低壓側繞組2為正常的繞組樣式，高壓側繞組1為鼓包變形的變形繞組。繞組變形模塊11的變形部位的導線絕緣采用絕緣紙和熱縮管的復合絕緣。請參照圖2所示，高壓側繞組1中的中繞組模塊與上、下繞組模塊引線間通過銅管冷壓接，并外包絕緣紙和熱縮管的復合絕緣方式絕緣。請參照圖1，高壓側繞組1的高壓出口通過導線13與高壓套管8相連接，高壓側繞組1的尾端通過導線13與高壓中性點套管10相連接，低壓側繞組2的低壓出口通過導線13與低壓套管7相連接，低壓側繞組2的尾端通過導線13與低壓中性點套管9相連接。在優(yōu)選的實施例中，裝置還包括有振動傳感器14，振動傳感器14為頻率在0~1500hz的加速度傳感器，振動傳感器14安裝在變壓器油箱6外壁上。振動傳感器14可通過磁鐵、螺絲或者焊接等方式安裝，振動傳感器14可以為一個，也可以為多個。安裝振動傳感器14后，裝置在額定電壓運行下，可測試不同繞組變形情況下的變壓器振動信號。

本發(fā)明部分可選的實施例中所制作繞組形式為星形聯(lián)結的無繞組變形的變壓器時，將每個繞組分為上、中、下三個餅狀繞組模塊，則對于雙繞組變壓器來說，一共有高壓三相繞組共9個繞組模塊以及低壓三相繞組共9個繞組模塊，下、中、上繞組模塊依次套入已疊裝好的鐵芯4上，中間的繞組模塊與相鄰繞組模塊間的引出線通過銅管冷壓，并外包絕緣紙和熱縮管的復合絕緣以增強絕緣性能，閉合鐵芯4，鐵芯夾件5通過螺桿夾緊鐵芯4，壓板15通過壓緊螺釘16壓緊高壓繞組1及低壓繞組2，然后繞組和鐵芯4放入油箱內部，各上繞組模塊的引線分別通過低壓套管7和高壓套管8引出油箱，高壓相下繞組模塊的引線短接后通過高壓中性點套管10引出油箱，低壓相下繞組模塊的引線短接后通過低壓中性點套管9引出油箱，蓋上油箱蓋板后，對變壓器油箱6注入變壓器油3，靜置后即可進行停電下的繞組變形測試及高壓運行情況下的振動狀態(tài)觀測。值得指出的是，本發(fā)明可以在高壓或低壓下運行。

當需要繞組變形時，打開油箱蓋板，吊出繞組和鐵芯4，可進行包括但并不限于如下繞組變形設置：松開某相繞組的壓緊螺釘16，可以模擬某相繞組松動變形；松開某相繞組的壓緊螺釘16，對某相繞組進行整體移位，即對低壓側繞組2或高壓側繞組1進行移位，然后恢復壓緊螺釘16，可以模擬某相高壓側或低壓側繞組移位變形；將鐵芯夾件5及鐵芯4上部拆除后，將任一相繞組拔出，采用繞組變形模塊11替換該繞組上、中、下餅狀繞組模塊中的任一個繞組正常模塊12，然后恢復安裝，可以模擬單一類型形變的繞組變形；拆除鐵芯夾件5及鐵芯4上部，將多個繞組拔出，采用多個繞組變形模塊11替換上、中、下繞組模塊中的對應數(shù)量的繞組正常模塊12，然后恢復安裝，可以模擬多種類型形變的繞組變形；當然也可將上述變形類型進行組合。通過上述的列舉得出，本發(fā)明具有模擬任意繞組、任意部位、任意組合變形的能力。

基于上述方案，本發(fā)明還還提供有一個更具體、確切的實施例。

實施例

請參照圖1，本實施例提供一種變壓器繞組變形模擬裝置，主要包括高壓側繞組1、低壓側繞組2、變壓器油3、鐵芯4、鐵芯夾件5、變壓器油箱6、低壓套管7、高壓套管8、低壓中性點套管9、高壓中性點套管10、繞組變形模塊11、繞組模塊12、導線13、振動傳感器14、壓板15和壓緊螺釘16。鐵芯4通過鐵芯夾件5夾緊，并設置于變壓器油箱6內，鐵芯4和鐵芯夾件5通過導線13與變壓器油箱6底部相連接；低壓套管7、高壓套管8、低壓中性點套管9和高壓中性點套管10設置于變壓器油箱6外部，變壓器油箱6內部充滿變壓器油3；低壓側繞組2套設在鐵芯4上，高壓側繞組1套設在低壓側繞組2上，鐵芯4與低壓側繞組2之間有一定的預留空間，以保證低壓側繞組2在擁有足夠的絕緣距離情況下有一定的移動空間；壓板15位于高壓側繞組1和低壓側繞組2上面，通過壓緊螺釘16壓緊高壓側繞組1及低壓側繞組2；振動傳感器14為頻率在0~1500hz的加速度傳感器，振動傳感器14安裝在變壓器油箱6外壁上；高壓側繞組1和低壓側繞組2分別包括有上、中、下三個繞組模塊，繞組模塊由繞組變形模塊11和繞組正常模塊12組成，繞組變形模塊11為一個，為高壓側繞組1的下繞組模塊，繞組變形模塊11的變形形狀為鼓包，其余繞組模塊為繞組正常模塊12；高壓側繞組1的高壓出口通過導線13與高壓套管8相連接，高壓側繞組1的尾端通過導線13與高壓中性點套管10相連接，低壓側繞組2的低壓出口通過導線13與低壓套管7相連接，低壓側繞組2的尾端通過導線13與低壓中性點套管9相連接。在本實施例中，高壓側繞組1的尾端短接后通過導線13與高壓中性點套管10相連接，低壓側繞組2的尾端短接后通過導線13與低壓中性點套管9相連接，形成y0/y0聯(lián)結方式。本實施例可以模擬雙繞組變壓器在繞組鼓包變形的情況下的繞組變形。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。