一種變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量方法
【專利摘要】一種變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量方法，包括如下步驟：第一步，獲得變壓器鐵芯的初始磁化曲線；第二步，測(cè)量變壓器的直流電阻，分別測(cè)量高壓與低壓的直流電阻；第三步，測(cè)量被試變壓器的某一電壓下勵(lì)磁電流，根據(jù)勵(lì)磁電流確定折算出鐵芯磁場(chǎng)強(qiáng)度H，通過查找初始磁化曲線得到此時(shí)鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度B；第四步，根據(jù)外施電壓有效值，計(jì)算出此時(shí)交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小，利用初始磁化曲線得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B減去交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1，即得到此時(shí)鐵芯的剩磁量Br。該方法解決了變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度不可測(cè)的問題，利用數(shù)學(xué)方法確定鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，可以廣泛應(yīng)用于去磁設(shè)備去磁后其去磁效果檢驗(yàn)，對(duì)變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。
【專利說明】一種變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量方法，適用于電網(wǎng)中在變壓器檢修后，空投前其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度量的檢測(cè)，屬于變電設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電力需求高速增長(zhǎng)，電力可靠供應(yīng)的要求也日益增加。電力變壓器是組成電網(wǎng)的重要元件之一，在電網(wǎng)的安全可靠供電有極其重要的作用。然而，近年來國(guó)內(nèi)外發(fā)生多起空投變壓器導(dǎo)致變壓器跳閘及色譜出現(xiàn)異常的案例，影響電網(wǎng)供電的可靠性，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)效益。
[0003]磁滯現(xiàn)象是在鐵磁性材料中是被廣泛認(rèn)知的。當(dāng)外加磁場(chǎng)施加于鐵磁性物質(zhì)時(shí)，其原子的偶極子按照外加場(chǎng)自行排列。即使當(dāng)外加場(chǎng)被撤離，部分排列仍保持，即如果此時(shí)磁場(chǎng)線性降低到O場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，此時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度B不會(huì)降至0，此時(shí)B值成為剩磁。
[0004]變壓器的鐵磁材料的磁化曲線和磁滯回線是該材料的重要特性，變壓器的鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，對(duì)變壓器有多方面的影響，當(dāng)變壓器投人運(yùn)行時(shí)鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度使變壓器鐵芯飽和，在勵(lì)磁電流中產(chǎn)生大量諧波，這不僅增加了變壓器的無功消耗，而且可能引起繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)作，在國(guó)內(nèi)外均發(fā)生過多次因變壓器剩磁導(dǎo)致主變跳閘的案例。另外，鐵芯的高度飽和使漏磁增加，引起金屬結(jié)構(gòu)件和油箱過熱，局部過熱將使絕緣紙老化并使變壓器油分解，影響變壓器的壽命。近幾年，國(guó)內(nèi)外發(fā)生了多起空投變壓器發(fā)生跳閘及色譜數(shù)據(jù)異常的情況，原因?yàn)殍F芯剩磁所導(dǎo)致。因此，變壓器鐵芯剩磁問題已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外的重視。
[0005]國(guó)內(nèi)外使用消磁的方法有直流和交流兩種方法，資料顯示，無論采用何種退磁方法，均不能保證一次退磁就可以完全消除變壓器鐵芯的剩磁，所以工程應(yīng)用中需要對(duì)各種退磁效果進(jìn)行驗(yàn)證，但是目前缺乏有效手段對(duì)變壓器去磁效果進(jìn)行檢驗(yàn)，即對(duì)變壓器鐵芯退磁后，無法確定其鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度量，因此尋找一種變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量方法，達(dá)到考核消磁效果，進(jìn)而保證變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行顯得非常有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明主要是針對(duì)變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量困難的問題，提出了一種鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量方法，該方法可以測(cè)量變壓器檢修前后，其鐵芯的剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，同時(shí)也檢驗(yàn)利用退磁設(shè)備對(duì)變壓器進(jìn)行退磁后，其退磁效果是否達(dá)到退磁要求，從而避免空投變壓器時(shí)，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的損害。
[0007]本發(fā)明主體思想是在變壓器首先獲得變壓器的初始磁化曲線，然后根據(jù)直阻測(cè)試后得到的某一電壓下的勵(lì)磁電流值，確定鐵芯的磁場(chǎng)強(qiáng)度，根據(jù)初始磁化曲線，獲得主變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B ;根據(jù)勵(lì)磁電壓值，確定鐵芯的交變磁感應(yīng)強(qiáng)度B1，兩者之差來確定鐵芯剩磁Br。
[0008]本發(fā)明技術(shù)方案是:[0009]一種變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量方法，其特征在于，所述測(cè)量方法包括如下步驟:
[0010]第一步，獲得變壓器鐵芯的初始磁化曲線，該曲線可在鐵芯生產(chǎn)廠家或變壓器制造廠家獲得；
[0011]第二步，測(cè)量變壓器的直流電阻，分別測(cè)量高壓與低壓的直流電阻；
[0012]第三步，測(cè)量被試變壓器的某一電壓下勵(lì)磁電流，根據(jù)勵(lì)磁電流確定折算出鐵芯磁場(chǎng)強(qiáng)度H，通過查找初始磁化曲線得到此時(shí)鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度B ；
[0013]第四步，根據(jù)外施電壓有效值，計(jì)算出此時(shí)交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小，利用初始磁化曲線得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B減去交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1,即得到此時(shí)鐵芯的剩磁量Br。
[0014]所述的第三步確定鐵芯總的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方法是:
[0015]在通入勵(lì)磁電流I1正弦量的情況下，磁場(chǎng)強(qiáng)度H1的計(jì)算公式如下:
[0016]H1Im=N1I1(1)
[0017]I1是可測(cè)量，N1, Iffl是變壓器設(shè)計(jì)時(shí)的確定量，所以根據(jù)I1計(jì)算出此時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H1 ;此時(shí)根據(jù)第一步確定的變壓器鐵芯的初始磁化曲線，獲得此時(shí)鐵芯的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0
[0018]所述的第四步確定推算交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1值的方法是:設(shè)此時(shí)鐵芯總磁通為Φι:
[0019]Φ J=B1Ssin ω t+BrS(2)
[0020]U1 ^ -N1 (?Φ ^in ω t) /Clt=-N1 (d (B1Ssin ω t+BrS) ) /dt=- ω N1B1Scos ω t (3)
[0021]寫成有效值形式:
[0022]1^=4.44fN1B1S(4)
[0023]因此可以通過式(4)求出交變的磁場(chǎng)強(qiáng)度B1A1和S是設(shè)計(jì)時(shí)的確定量，所以B1可求；求此時(shí)，根據(jù)第三步中確定的B，減去交變的磁場(chǎng)強(qiáng)度B1便可得到鐵芯的剩磁量Br。
[0024]本發(fā)明的有益效果是，解決了變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度不可測(cè)的問題，利用數(shù)學(xué)方法確定鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，可以廣泛應(yīng)用于去磁設(shè)備去磁后其去磁效果檢驗(yàn)，對(duì)變壓器安全穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明的測(cè)量原理圖；
[0026]圖2為本發(fā)明的所述方法的流程圖。
[0027]圖中標(biāo)號(hào)為:1.交流電流源；2.示波器；3.電流探頭；4.電壓探頭；5.變壓器?！揪唧w實(shí)施方式】
[0028]本發(fā)明要解決的問題是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
[0029]本發(fā)明的實(shí)施步驟如下:
[0030]第一步，獲得變壓器鐵芯的初始磁化曲線，該曲線可在鐵芯生產(chǎn)廠家或變壓器制造廠家獲得；
[0031]第二步，測(cè)量變壓器的直流電阻，分別測(cè)量高壓與低壓的直流電阻；
[0032]第三步，測(cè) 量被試變壓器的某一電壓下勵(lì)磁電流，根據(jù)勵(lì)磁電流確定折算出鐵芯磁場(chǎng)強(qiáng)度H，通過查找初始磁化曲線得到此時(shí)鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度B ；
[0033]第四步，根據(jù)外施電壓有效值，計(jì)算出此時(shí)交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小，利用初始磁化曲線得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B減去交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1,即得到此時(shí)鐵芯的剩磁量Br。
[0034]所述的第三步確定鐵芯總的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方法是:
[0035]在通入勵(lì)磁電流I1正弦量的情況下，磁場(chǎng)強(qiáng)度H1的計(jì)算公式如下:
[0036]H1Im=N1I1(I)
[0037]I1是可測(cè)量，N1, Iffl是變壓器設(shè)計(jì)時(shí)的確定量，所以根據(jù)I1計(jì)算出此時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H1;
[0038]此時(shí)根據(jù)第一步確定的變壓器鐵芯的初始磁化曲線，獲得此時(shí)鐵芯的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。
[0039]所述的第四步確定推算交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1值的方法是:設(shè)此時(shí)鐵芯總磁通為Φι:
[0040]Φ J=B1Ssin ω t+BrS(2)
[0041]U1 ^ -N1 (?Φ ^in ω t) /Clt=-N1 (d (B1Ssin ω t+BrS) ) /dt=- ω N1B1Scos ω t (3)
[0042]寫成有效值形式:
[0043]υ!=4.44fN1B1S(4)
[0044] 因此可以通過式(4)求出交變的磁場(chǎng)強(qiáng)度B1A1和S是設(shè)計(jì)時(shí)的確定量，所以B1可求；求此時(shí)，根據(jù)第三步中確定的B，減去交變的磁場(chǎng)強(qiáng)度B1便可得到鐵芯的剩磁量Br。
[0045]如圖1所示，在變壓器的一次繞組通入一個(gè)交流電壓源，同時(shí)在回路中安裝電流探頭，在一次繞組兩端安裝電壓探頭，通過探頭將電流電壓信號(hào)接入示波器，以此來測(cè)量一次繞組中的電流電壓波形。
[0046]該方法的流程圖如圖2所示，首先根據(jù)被試變壓器的情況，在變壓器低壓側(cè)施加電壓源，將電壓升至一值，測(cè)量該點(diǎn)的電流值；通過計(jì)算，并和初始鐵芯的初始磁化曲線比較，得到鐵芯的剩磁量Br。
【權(quán)利要求】
1.一種變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量方法，其特征在于，所述測(cè)量方法包括如下步驟: 第一步，獲得變壓器鐵芯的初始磁化曲線； 第二步，測(cè)量變壓器的直流電阻，分別測(cè)量高壓與低壓的直流電阻； 第三步，測(cè)量被試變壓器的某一電壓下勵(lì)磁電流，根據(jù)勵(lì)磁電流確定折算出鐵芯磁場(chǎng)強(qiáng)度H，通過查找初始磁化曲線得到此時(shí)鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度B ； 第四步，根據(jù)外施電壓有效值，計(jì)算出此時(shí)交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1的大小，利用初始磁化曲線得到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B減去交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1,即得到此時(shí)鐵芯的剩磁量Br。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量方法，其特征在于，所述的第三步確定鐵芯總的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方法是: 在通入勵(lì)磁電流Il正弦量的情況下，磁場(chǎng)強(qiáng)度H1的計(jì)算公式如下: H1Iffl=N1I1 (I) I1是可測(cè)量，N1, Im是變壓器設(shè)計(jì)時(shí)的確定量，所以根據(jù)I1計(jì)算出此時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度H1 ； 此時(shí)根據(jù)第一步確定的變壓器鐵芯的初始磁化曲線，獲得此時(shí)鐵芯的總的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器鐵芯剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度的測(cè)量方法，其特征在于，所述的第四步確定推算交變的磁感應(yīng)強(qiáng)度B1值的方法是:設(shè)此時(shí)鐵芯總磁通為O1: Φ !=B1Ssin ω t+BrS(2)
U1 ^ -N1 (?Φ ^in ω t)/(It=-N1 (d (B1Ssin ω t+BrS) ) /dt=- ω N1B1Scos ω t (3) 寫成有效值形式: ^=4.44fN1B1S(4) 因此通過式(4)求出交變的磁場(chǎng)強(qiáng)度B1A1和S是設(shè)計(jì)時(shí)的確定量，所以B1可求；此時(shí)，根據(jù)第三步中確定的B，減去交變的磁場(chǎng)強(qiáng)度B1便能夠得到鐵芯的剩磁量Br。
【文檔編號(hào)】G01R33/12GK103913710SQ201410123323
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】鄒德旭, 王耀龍, 錢國(guó)超, 徐肖偉, 周駿, 顏冰, 周仿榮 申請(qǐng)人:云南電力試驗(yàn)研究院（集團(tuán)）有限公司電力研究院, 云南電網(wǎng)公司技術(shù)分公司