一种三相变压器故障检测方法与流程

一种三相变压器故障检测方法
1.应用领域
2.本发明涉及变压器技术领域，特别是一种三相变压器故障检测方法。


背景技术：

3.近年来，随着我国电力行业的发展，配电变压器、电力变压器、特种变压器类产品需求量增幅显著，在变压器产品生产制造、运行过程中，因原材料质量、操作、运行过程中各种过电压环境的影响下，变压器产品往往会发生匝间、层间、段间短路等故障。变压器发生故障后，就需要及时对其进行检测，找出其故障点。
4.现有技术中提供的变压器故障检测方法往往分为两种：其一，将油浸式变压器的器身从油箱中吊出，对故障相进行拆解，由于不知道是高压绕组、低压绕组还是其它绕组出线问题，通常需要依次拆解，工作量大，报废组件多、返工成本高；其二，将故障变压器器身从油箱中吊出后，在大气中直接接入时间电压，直至故障部位因温度过高冒烟、着火，如此会使故障点恶化，故障范围加大，在试验过程中的消防要求更高，容易发生大面积着火。
5.在变压器发生故障时，为进一步缩短电网停电时间，减少产品返工周期，降低产品返工成本。迫切需要一种检测效率高，故障点位置判定精准，且在分析排查过程中故障点不加重、不扩大的变压器故障检测方法及系统。


技术实现要素：

6.本发明克服了现有技术中变压器发生故障时检测的工作量大或者故障范围扩大的不足，提供了一种三相变压器故障检测方法，为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种三相变压器故障检测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
7.s1接线测试：短接变压器三相绕组中的一相绕组，将未被短接的两个绕组串联，然后对未被短接的绕组施加电压，获取这一过程中变压器的电流数据和电压数据；
8.s2确定故障绕组：若s1中测试电流值在标准电流区间并且测试电压值在标准电压区间时，则短接的一相绕组为故障绕组；若s1中测试电流值不在标准电流区间或/和测试电压值不在标准电压区间时，则短接的一相绕组无故障；采用s1的方法最终找到故障绕组；
9.s3确定故障点位置：提取s2确定的故障绕组，对其从低到高施加电压，在此过程中通过红外线成像测温仪对故障绕组进行扫描测温，温度较高处即为故障点。
10.本发明一个较佳实施例中，步骤s1还包括调压器，所述调压器的低压侧与电源串联，所述调压器的高压侧与未被短接的两个绕组串联，通过调压器对所述绕组进行供压。
11.本发明一个较佳实施例中，步骤s1还包括电压互感器，所述电压互感器与未被短接的两个绕组串联。
12.本发明一个较佳实施例中，步骤s1中，将电压表并联于调压器与变压器之间，将电流表串联于变压器与调压器高压侧之间。
13.本发明一个较佳实施例中，步骤s3还包括：施加的电压值范围为额定电压的10％以下。
14.本发明一个较佳实施例中，步骤s3中施加的电压最大值为额定电压的20％以下。
15.本发明一个较佳实施例中，步骤s1中对未被短接的绕组施加的电压最大值为额定电压的20％以下。
16.本发明一个较佳实施例中，步骤s1与步骤s2均是将变压器绕组置于变压器油箱中进行，步骤s3是将故障绕组暴露于空气中进行。
17.本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：
18.(1)本检测方法接线简单、操作方便、实用性强、准确度高，能快速准确地锁定故障位置，减小后续返工工作量。利用红外线测温设备和单相电源进行变压器匝间故障点查找，避免了故障点进一步恶化，故障范围扩大。
19.(2)本发明设置有电压互感器以“钳位”被试相对地电压，使试品更安全。在使用时，电压互感器的两线端分别于被侧相连接。电压互感器中间抽头接地。在这种工况下，试品被测相的中间被钳制成零电位，被测相两端对地电位降低至不接互感器的50％倍的电压，有利于在保证试品、人身更安全的前提下，查找到故障点。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。
21.图1为本发明所述的一种三相变压器故障检测方法一实施例中的流程图；
22.图2为本发明所述的一种三相变压器故障检测方法一实施例中的接线原理图。
23.附图标记如下说明：1、交流电源；2、调压器；3、电压表v；4、电流表a；5、变压器；6、红外线成像测温仪；7、电压互感器。
具体实施方式
24.为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成，需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
25.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
26.如图1所示，本发明公开了一种三相变压器5故障检测的方法，用于在变压器5出现匝间故障时进行检测，变压器5的低压侧绕组主要包括第一相绕组、第二相绕组和第三相绕组，与之对应的高压侧绕组主要包括第四相绕组、第五相绕组和第六相绕组。
27.具体检测过程包括以下步骤：
28.1.接线
29.如图2所示，电源1、调压器2以及变压器试品5并联连接。具体来说，这里的电源为
电源1，且电源1与所述调压器2的低压侧连接，其中，调压器2包括高压侧以及低压侧，高压侧与低压侧均包括两个接线端，其中低压端为接地端，高压端为高电位端，在高压侧的高电位端与变压器试品5之间串联一个电流表4且在调压器2的高压侧与变压器5之间并联一个电压表3。
30.短接其中一个低压侧绕组，这里，以短接第一相绕组为例。
31.短接第一相绕组，将第二相绕组和第三相绕组并联于调压器2的高压侧，与第二相绕组和第三相绕组对应的第五相绕组与第六相绕组之间连接有电压互感器7。
32.本实施例中选择从低压侧施加单相电源电压，其具有如下优势：对电源容量和输出电压大小要求较低；在变压器5运行现场都可以利用该方法进行故障排查；其电源输出的电流较大，故障相与非故障相的电流大小差异明显，对电流表4的量程和测量精度要求不高，甚至使用常用的万用表即可满足检测要求。
33.本实施例中选择在试品的低压侧绕组进行短路，其优势在于：由于对地电压低，在进行短接线切换与放置过程中，对短接线自身的绝缘要求低，短接线对地绝缘距离要求小，易放置。
34.在进行短路故障查找过程中，被测相连接一中间带有引出接地的电压互感器7，所述电压互感器7“钳位”被试相，使试品更安全。因为，在使用时，电压互感器7的两线端分别于被侧相连接。电压互感器7中间抽头接地，在这种工况下，试品5被测相的中间被钳制成零电位，与不接电压互感器7的情况相比，被测相两端对地电位可降低至一半，有利于在保证试品5、人身更安全的前提下，查找到故障点。
35.2.确定故障绕组
36.通过电源1对调压器2施加电压，经调压器2放大后该电压直接作用于待测变压器5的第二相绕组以及第三相绕组，获取电流表4与电压表3的测量数据。
37.若测试电流值和测试电压值都符合预设的标准电流区间和预设的标准电压区间，则可以确定第一相绕组存在匝间故障。其中预设的标准电流区间和标准电压区间是通过假定第二相绕组以及第三相绕组无故障时，计算获得的正常电流区间和电压区间。
38.若测试电流值不符合标准电流区间或测试电压值不符合标准电压区间，也就是说故障相未被短接，则判定第一相绕组动作正常。
39.当判定第一相绕组正常时，短接第二相绕组，将第一相绕组与第三相绕组连接，在第四相绕组与第六相绕组间设置电压互感器7，使用电源1重新施加电压，读取电流表4的测试电流值与电压表3的测试电流值，若测试电流值和测试电压值都符合预设的标准电流区间和预设的标准电压区间，则可以确定第二相绕组存在匝间故障。若测试电流值不符合标准电流区间，或测试电压值不符合标准电压区间，也就是说故障相未被短接，则判定第二相绕组动作正常。
40.由于电流表4与电压表3的测试值不在预定范围内，则可以确定三个绕组中必有其中一个绕组存在匝间故障，当第一相绕组与第二相绕组均测试正常时，则可以推断第三相绕组存在匝间故障，为保险起见，可以以同样的方法测试第三相绕组。
41.需要说明的一点是，若三次测量中电压电流均指示异常，则说明至少两柱上的线圈存在故障，按照上述方式，一次短接两相绕组，并对剩下的一个绕组施加电压，用同样的方式找出至少两个故障绕组。由于这种概率极低，所以本发明仅以其中一相线圈故障为例
进行阐述。
42.3.精确找出故障点
43.将故障绕组从变压器5油箱中取出，将故障绕组暴露于空气中，对故障绕组从0v开始施加电压，在空气中对油浸式变压器5施加的电压，其最大数值不应超过其标称额定电压的20％。由于线圈通电后会产生温度变化，故障点位置的温度与其他正常位置的温度是不同的，所以通过红外线成像测温仪6探测故障绕组各处的温度，温度偏高的部位则是故障点，在确定故障绕组的故障点后，立刻切断电源。
44.给出施加此电压上限的原因在于，对于a级绝缘的变压器5而言，由于空气的相对介电常数为1，变压器5油的相对介电常数为2.2，同时考虑到环境的差异，当器身暴露在大气中，其承受电压的水平相比较于在油中会大幅降低，在大气中对产品施加电压通常控制在20％un(额定电压)以内时，均能发现故障点，且对其它部位的绝缘损伤较小。如继续升压操作，则产品试验危险系数陡增，对消防措施的要求也大大提高。
45.另外，根据实际经验，采取红外线成像测温仪6这一故障点辅助查找设备之后，试品在大气中施加电压控制在10％un(额定电压)以下，故障部位即可显现出来在这种情况下，可确保故障点不加重、不扩大，便于故障部位的后续修复。
46.将故障变压器5器身从油箱中吊出，采取在空气中施加单相空载电源的方式，配红外线成像测温仪6对施加电源的线圈进行扫描测温,这样在确保故障范围不扩大的前提下，可以快速锁定故障点位置，并且测试过程较为安全。
47.本检测方法接线简单、操作方便、实用性强、准确度高，能快速准确地锁定故障位置，减小后续返工工作量。利用红外线测温设备和单相电源进行变压器5匝间故障点查找，避免了故障点进一步恶化，故障范围扩大，而且还不增加检查设备的成本。
48.以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。