电力变压器上绕组压制元件压紧力用的测量装置

本发明涉及一种测量装置，用于测量电力变压器或其它强电技术 设备上由绕组压制元件所施加在绕组上的压紧力。

绕组，特别是电力变压器上的绕组，都是由导体和绝缘材料组合 而成的。它们的结构复杂，具有基本上呈圆柱形的几何形状。这类绕 组都是按照制造工艺/绕法的要求如此安置的，使得它们被变压器的 铁心包封起来。

变压器绕组必须如此设计，使它们具有足够的机械强度和稳定 性，以便在变压器的整个使用寿命中都能承受短路和其它机械力。特 别重要的一方面是绕组的能实现良好机械稳定性的压制。

通过压制而作用在变压器的绕组上的压力随着时间的延续，便会 由于多种影响而逐渐减小。其结果就是：发生短路时机械强度往往不 够及变压器毁坏的可能增大。迄今仍没有装在变压器中能够检测压紧 力变化的装置。

图6所示的例子是不断减小的压紧力的一条典型曲线，这条曲线 是在发生短路后离线求得的。图7所示的是按照计划好的时间间隔离 线求出的一条曲线。

变压器绕组在制造过程中通常都是经过压制的。在变压器运转期 间没有测定压紧力变化的办法。只有在变压器进行大修时，例如需要 更换绕组时，为了校正起见才有进行再压制的可能性。

即使使用某些装置，借以在变压器运转时期内以机械的有弹性的 元件对压制进行一定程度地再调整，对绕组的压制的实际状态也根本 没有客观可信的数据，因此也就没有关于变压器状态的数据。

因此本发明的任务是提供一种测量装置，用于测量电力变压器上 绕组压制元件的压紧力。

上述任务是通过一种具有权利要求1中所述特征的压紧力测量装 置加以解决的。其它有利的方案见各项从属权利要求中所述。

本装置使得有可能从测量技术上随时获得所给出的压紧力，从而 也可以知道在较长运转时间之后仍然存在的剩余压紧力。

下面将参照附图中所示的实施例对本发明做进一步说明。

附图表示：

图1安装在电力变压器上的测量装置的原理图，

图2在压制元件和天线装置之间压力传感器的可行布置，

图3传感器元件布置的第一实施方案，其中，传感器元件被安置 在一个有弹性的变形体中，

图4传感器元件布置的第二实施方案，其中，传感器元件装在一 个弹簧元件中，

图5一个天线装置，

图6绕组压制元件的压紧力的一条典型曲线，该曲线是在一次短 路后离线逐点地求出的，

图7压紧力的一条典型曲线，是按不变的时间间隔求出的，

图8利用本发明提出的装置在线求出的压紧力曲线，

图9短路时可动态求出的压力曲线。

图1表示本发明提出的装置在电力变压器上的安装原理图。图中 示出了多个绕组1中的一个。在绕组1内有一个在图中看不出的铁心 5的支腿。在铁心5的上下磁轭和绕组1之间分别装入了绕组压制元 件2。

在所示的实施例中，在上压制元件2的区域内安装了一个传感器 4。也可安装多个传感器4。传感器4最好安置在压制元件2的朝向主 轭5的一边。视结构和安装情况之不同，选用能反应压力和张力的传 感器4是合适的。

至少一个传感器4是作为无线的即可以无线电应答的微型传感器 设计的。为此，传感器4中所包含的传感器元件至少与一个高频或微 波天线实现电连接，该天线称为传感器天线3。

铁心5连同绕组1安放在电力变压器上的一个箱体6内。在箱体 6外面安置了一个应答电子装置7，在经过箱体6的一个壁引出的高 频引线8上连接着一应答天线9。应答天线9和传感器天线3是如此 安置的，使得可以实现无线电连通。应答电子装置7包含一个发送器 和一个接收器及一些监控装置。

通过应答电子装置7而与传感器4和天线3、9相连通的测量装 置可以优选按一种OFW-技术设计的工作，这种技术例如在DE-A1- 44-13 211和DE-A1-195 35 543中都有介绍。

OFW是声学表面波的缩写词。无线电传播是以在30MHz至3GHz 范围内的频率实现的。OFW-传感器都包含一个用压电晶体做成的作为 传感器元件的小薄片。由应答装置7发出的高频信号被传感器4的天 线3所接收，并通过一个(交指型interdigital)转换器而转换成 自处理的机械学OFW。经过合适的反射性结构，自处理的机械学OFW 又再反射到传感器4内的转换器，在这里它们被回换成电磁波，并由 天线3反射出去。在OFW-传感器上，应测量出的物理量必然影响到声 学表面波的性质。通常会改变处理速度和行程。机械力如弯曲力和压 力不仅会改变声音的波长，而且会改变晶体的弹性常数，从而改变 OFW-速度。在应答电子装置7上要加以求值的有：传播时间或相移、 信号振幅和信号形式以及谐振传感器上中频的位移。由于OFW-传感器 都是无源元件，也就是说在基片上都是无源元件，也就是说在基片上 既没有电池，也没有有源电子元件，所以它们特别适合在简陋的环境 条件下长期使用。

图2表示传感器4和两个与之相连的传感器天线3的一种可行的 布置。传感器4含有作为芯片设计的传感器元件40，该元件装在一个 密闭的有弹性的匣子10内。利用该匣子10可达到下述目的：传感器 元件40可避免能导致信号失真和老化效应的各种化学影响。

此外，由于OFW-传感器对膨胀/压缩反应敏感，最好如下地装入 传感器元件：利用外壳形状将压缩力转换成一种膨胀/压缩。关于可 弹性变形的传感器4的实施例在图3和4中再予以示明。

图3表示传感器4的结构，它将传感器元件40安置在一个有弹 性的变形体100中。图4表示一个传感器4同一个弹性元件11的组 合。

图5表示一种可行的天线布置。其中，多个传感器天线3同一个 共同的应答天线9协同工作。

图8与前面述及的图6和图7相似，表示一条与时间相关的压紧 力曲线，但是在线利用本发明提出的一种装置经过几年连续工作而求 得。

但是，利用同一装置也可以如在短路情况下经过一个很短的时间 间隔如经过100毫秒求得压紧力的动态变化，如图9所示。