變壓器線圈短路機械力測試系統(tǒng)及其測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及輸電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種對變壓器線圈短路機械力進行測 試的系統(tǒng)及測試方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型電力變壓器線圈絕緣層機械強度不足，是造成變壓器發(fā)生短路故障的主要原 因之一。變壓器線圈是由外包裹絕緣紙的銅線(截面形狀為矩形)纏繞構(gòu)成。每匝繞組線之 間有絕緣墊片隔離。若電動力過大，繞組線外層絕緣紙與墊塊件的接觸壓力增大，將致絕緣 紙破損，絕緣失效，從而引起短路放電造成變壓器爆炸。隨著電力系統(tǒng)的增長和變壓器單臺 容量的迅速增大，短路引起的電動力也迅速增大，這就使變壓器短路事故下的點動力計算 和線圈短路機械強度研究成為變壓器制造業(yè)十分關(guān)注的科研課題。研究變壓器線圈短路機 械力的測試方法和提高變壓器線圈短路機械力的測試精度，有助于增強變壓器抵抗短路力 的沖擊。
[0003] 傳統(tǒng)的測試方法僅僅只是通過模型來模擬變壓器短路試驗。如采用"場-路耦合" 法建立短路工況下的2D軸對稱有限元模型，通過利用此模型來模擬變壓器短路試驗，求取 變壓器短路阻抗值，在此基礎(chǔ)上對變壓器短路機械力展開研究，給出繞組機械強度的計算 方法。經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者多年的研究和探索，從最初的平面二維模型分析到如今的空間三維 實體模型求解，計算范圍越來越廣求解能力飛躍提高。如國外學(xué)者Madin，A. B.等人通過建 立變壓器3D有限元模型計算出變壓器各個結(jié)構(gòu)件所受的不同的力。阿普爾學(xué)者Faiz，J 使用二維TSFEM有限元法計算了電力變壓器在沖擊電流和短路電流共同作用下內(nèi)外側(cè)繞 組動靜態(tài)力的大小。伊朗學(xué)者Mortazavian，S.采用合成孔徑雷達(SAR)成像方法檢測出繞 組軸向位移和徑向形變，通過處理接收到的圖像可以準(zhǔn)確判斷出繞組受力情況。澳大利亞 學(xué)者Cheema，M.A.M.對一臺電爐變壓器應(yīng)用有限元方法計算該繞組上因諧波電流所引起 的短路電動力大小。這些方法往往通過建模的方式來求得結(jié)果，缺少大量直觀清晰的實驗 數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種變壓器線圈短路機械力的測試方法及相關(guān)測試系 統(tǒng)，該發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有測試方法中存在的通過建模的方式來求得結(jié)果，缺少大量 直觀清晰的實驗數(shù)據(jù)的問題。
[0005] 技術(shù)方案： 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種變壓器線圈短路機械力測試系統(tǒng)，其特征在于:包括油源主機架加載系統(tǒng)，液壓系 統(tǒng)、傳感器、PC機； 所述油源主機架加載系統(tǒng)包括:橫梁安裝在垂直固定在底座上的立柱上;橫梁提升液 壓缸安裝在底座的兩側(cè);所述橫梁提升液壓缸中的橫梁提升活塞桿的頂端連接橫梁底部； 立柱上安裝有工作臺，所述工作臺位于橫梁下方;所述工作臺上安裝有工作液壓缸，所述工 作液壓缸中的工作液壓活塞桿頂端安裝下壓板;所述橫梁的底部安裝有與下壓板對應(yīng)的上 壓板； 所述液壓系統(tǒng)包括:油栗、與所述油栗連接的電動機、油箱、電液伺服閥;所述油栗通過 管路與工作液壓缸連接;所述油箱通過管路與油栗連接;所述電液伺服閥安裝在工作液壓 缸上； 所述傳感器包括:安裝在作液壓活塞桿上的位移傳感器;安裝在上壓板上的負荷傳感 器； 所述位移傳感器、負荷傳感器、電液伺服閥通過線纜與PC機的對應(yīng)接口相連接。
[0006] -種變壓器線圈短路機械力測試方法，其特征在于:該方法包括以下步驟： (1) 啟動油栗，預(yù)熱8-12分鐘； (2) 將試樣和墊片放置于下壓板中心處，并以夾具固定； (3) 通過橫梁提升液壓缸調(diào)整上壓盤的位置，使試樣與上壓盤之間留有20-25mm的距 離。
[0007] (4)通過工作液壓缸使下壓板上升并使試樣與上壓盤接觸，接觸受壓之后以設(shè)定 的加載速度加載，試樣破碎程序停止，并復(fù)位下壓板。
[0008] 重復(fù)(2)，（3)，（4)步驟，直到試驗完成。
[0009] 所述的變壓器線圈短路機械力測試方法，其特征在于：所述的加載速度< 0.20MPa/s 〇
[0010] 所述的變壓器線圈短路機械力測試方法，其特征在于：對于單根扁導(dǎo)線寬度 25mm的試樣線圈，采用多捆綁形式進行試驗，捆綁后的線圈寬度b 2 25mm。
[0011] 優(yōu)點及效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于解決了由于部分單根扁導(dǎo) 線的寬度過小引起的壓力機在加載過程中常出現(xiàn)低載倒伏現(xiàn)象，即在壓力尚未達到絕緣破 損壓力時導(dǎo)線已經(jīng)傾斜，無法繼續(xù)加載的問題。同時對于換位導(dǎo)線在加載時由于絕緣紙內(nèi) 部導(dǎo)線發(fā)生錯位，絕緣紙在非受壓面(側(cè)片)被發(fā)生錯位的導(dǎo)線頂破的現(xiàn)象對實驗造成的影 響給予了最大程度上的減少。
[0012]【附圖說明】： 圖1為變壓器線圈短路機械力測試系統(tǒng)示意圖； 圖2為變壓器線圈短路機械力測試方法流程圖； 圖3為實驗試件擺放位置示意圖； 圖4為實驗夾具示意圖。
[0013] 圖中標(biāo)注：1立柱；2橫梁；3上壓板;4下壓板；5橫梁提升活塞桿;6橫梁提升液壓 缸;7工作臺；8油栗;9底座；10位移傳感器；11電液伺服閥；12工作液壓缸；13工作液壓活塞 桿;14試樣;15負荷傳感器;16墊片；17夾具。
[0014]
【具體實施方式】： 本發(fā)明提供了一種變壓器線圈短路機械力的測試方法及相關(guān)測試系統(tǒng)。其中的測試系 統(tǒng)具體為： 該測試系統(tǒng)包括油源主機架加載系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)、傳感器、PC機組成； 油源主機架加載系統(tǒng)包括:橫梁2安裝在垂直固定在底座9的立柱1上;橫梁提升液壓缸 6安裝在底座9的兩側(cè);所述橫梁提升液壓缸6中的橫梁提升活塞桿5的頂端連接橫梁2底部； 立柱1上安裝有工作臺7,所述工作臺7位于橫梁2下方;所述工作臺7上安裝有工作液壓缸 12,所述工作液壓缸12中的工作液壓活塞桿13頂端安裝下壓板4;所述橫梁2的底部安裝有 與下壓板4對應(yīng)的上壓板3; 液壓系統(tǒng)包括:油