一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括待測勵磁鐵芯、安裝在待測勵磁鐵芯上的壓應力加載及測量模塊、變頻勵磁電源單元、鐵芯磁性能測量單元及直流電流偏置單元；方法包括判斷待測勵磁鐵芯的磁性能檢測類型；檢測待測勵磁鐵芯在不同條件下的各項磁性能與其他檢測項的關系；出具檢測報告。本發(fā)明提出的系統(tǒng)及方法低成本、布置靈活、結構及實現(xiàn)過程簡單；有效且準確地實現(xiàn)了對工程用大型電力變壓器鐵芯的諧波勵磁條件、直流偏磁運行條件、鐵芯壓應力條件的模擬；為評估工程應用大型電力變壓器整機不同運行工況下的空載勵磁性能提供了可靠且準確的依據(jù)。
【專利說明】
一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)及方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測技術，具體涉及一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]為測試變壓器用硅鋼片小試樣下的磁性能，GB/T 3655-2008《用愛潑斯坦方圈測量電工鋼片(帶)磁性能的方法》(等同采用IEC 60404-2:1996)中規(guī)定了由4組硅鋼片樣片(長度280?300mm，寬度30mm)組成的25cm愛潑斯坦方圈下進行比總損耗和磁極化強度的交流和直流測量系統(tǒng)和方法。GB/T 13789-2008《用單片測試儀測量電工鋼片(帶)磁性能的方法》(等同采用IEC 60404-3:2002)規(guī)定了500mm長單片組成的線圈下比總損耗和磁極化強度的測量系統(tǒng)和方法。為進一步評估變壓器用硅鋼片的應用性能，日本新日鐵公司設計了能模擬并測試硅鋼片加工尺寸和幾何特性偏差對磁性能影響的測試平臺，國內寶鋼和武鋼公司建立了磁致伸縮特性測試平臺和硅鋼片溫度穩(wěn)定性測試平臺，能在一定程度上測試硅鋼片單片磁致伸縮率和不同溫度下磁性能穩(wěn)定性，大型電力變壓器廠則采用兩臺相同的實際變壓器進行直流偏磁下變壓器空載性能的測試。
[0003]目前國內外標準規(guī)定的取向硅鋼片磁特性測試系統(tǒng)和測試方法，以及國內外硅鋼片制造商制定的硅鋼片應用性能的測試平臺及測試方法，在檢測和評估變壓器用取向硅鋼片磁性能具有兩點局限性:
[0004]I)采用的是標準小試樣，繞組中勵磁硅鋼片樣品的布置形式與工程應用中的變壓器相差甚遠，測量結果不能準確評估變壓器的空載損耗和空載電流；
[0005]2)沒有建立等效的變壓器鐵芯勵磁模型，且能綜合考慮變壓器運行中直流偏磁效應、電流諧波、及鐵芯壓力條件時各項磁性能的測試平臺。而大型電力變壓器廠采用兩臺相同的實際變壓器進行的直流偏磁下空載勵磁性能的測試方法，受場地和設備限制，檢測成本高、測試時間長，且不能模擬除直流偏磁外的其它變壓器運行條件。
[0006]隨著大型電力變壓器設計和制造技術的發(fā)展，為準確設計和計算變壓器的空載損耗、空載勵磁電流，對變壓器鐵芯在諧波電流下、直流偏磁等運行工況下勵磁穩(wěn)定進行評估，需要提供一種低成本且能模擬大型電力變壓器鐵芯及綜合運行工況的空載勵磁特性檢測系統(tǒng)。

【發(fā)明內容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供的一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)及方法低成本、布置靈活、結構及實現(xiàn)過程簡單;有效且準確地實現(xiàn)了對工程用大型電力變壓器鐵芯的諧波勵磁條件、直流偏磁運行條件、鐵芯壓應力條件的模擬;為評估工程應用大型電力變壓器整機不同運行工況下的空載勵磁性能提供了可靠且準確的依據(jù)。
[0008]本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的:
[0009]—種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括待測勵磁鐵芯、安裝在所述待測勵磁鐵芯上的壓應力加載及測量模塊、變頻勵磁電源單元、鐵芯磁性能測量單元及直流電流偏置單元；
[0010]所述待測勵磁鐵芯與所述電力變壓器用硅鋼片鐵芯的結構、磁通密度及繞組布置形式均相同、且所述待測勵磁鐵芯的尺寸及繞組端電壓成比例且小于所述電力變壓器用硅鋼片鐵芯的尺寸及繞組端電壓；
[0011 ]所述變頻勵磁電源單元、鐵芯磁性能測量單元與所述測勵磁鐵芯的低壓側依次連接；
[0012]所述直流電流偏置單元的高壓側與所述測勵磁鐵芯的高壓側連接、且所述直流電流偏置單元的低壓側與所述變頻勵磁電源單元連接。
[0013]優(yōu)選的，所述待測勵磁鐵芯包括豎直且平行設置的2個主柱、設置在2個所述主柱四周的矩形固定框架、分別纏設在2個所述主柱上的中高壓繞組及低壓繞組的繞組線圈；
[0014]所述矩形固定框架包括同軸設在所述主柱兩側的2條旁軛、連接2條旁軛且垂直于所述主柱的上鐵軛及下鐵軛；
[0015]所述低壓繞組的兩端用所述鐵芯磁性能測量單元、與所述變頻勵磁電源單元的輸出端連接構成所述待測勵磁鐵芯的勵磁和磁性能測量回路；
[0016]所述中高壓繞組包括相互連接的高壓繞組及中壓繞組，且所述中高壓繞組的兩端連接所述直流電流偏置單元的輸出端、構成所述待測勵磁鐵芯的直流電流偏置回路。
[0017]優(yōu)選的，所述壓應力加載及測量模塊包括2個壓應力加載及測量單元，且2個壓應力加載及測量單元分別設置在所述上鐵軛及下鐵軛上；
[0018]所述壓應力加載及測量單元包括平行設置的2組加載及測量板組件、用于連接2組所述加載及測量板組件且分別設置在所述加載及測量板組件四角處的4根滑動支撐桿、及設置在所述加載及測量板組件外側用于固定所述滑動支撐桿且設有壓緊彈簧的力矩螺母；
[0019]每組所述加載及測量板組件均包括設置在內側的壓應力傳輸板及設置在外側的壓應力承載板、及夾設在每組所述壓應力傳輸板及壓應力承載板之間壓力傳感器；
[0020]所述滑動支撐桿及力矩螺母將所述加載及測量板組件固定在所述上鐵軛或下鐵軛上。
[0021]優(yōu)選的，所述變頻勵磁電源單元為輸電電壓、輸出電流和輸出頻率均可調的單相正弦波勵磁電源；
[0022]所述變頻勵磁電源單元的輸入端與380V三相電源連接；
[0023]所述變頻勵磁電源單元的輸出端接入由所述待測勵磁鐵芯的低壓側和所述鐵芯磁性能測量單元組成的鐵芯勵磁和磁性能測量回路上；
[0024]所述變頻勵磁電源單元的勵磁電流為50Hz?2500Hz頻率單相正弦波電流。
[0025]優(yōu)選的，所述鐵芯磁性能測量單元內置有諧波電壓互感器、諧波分流器及電氣量變化和測量組件;所述電氣量變化和測量組件用于對電壓、電流及相角進行測量。
[0026]優(yōu)選的，所述直流電流偏置單元包括與所述待測勵磁鐵芯相同的輔助勵磁鐵芯、隔直電容、串聯(lián)的直流恒壓源及可調電阻；
[0027]所述輔助勵磁鐵芯的低壓側與所述變頻勵磁電源單元的輸出端連接，組成所述輔助勵磁鐵芯的勵磁回路；
[0028]所述輔助勵磁鐵芯的高壓側、所述隔直電容與串聯(lián)的所述直流恒壓源及可調電阻所在支路、及所述待測勵磁鐵芯的高壓側串聯(lián)，組成直流電流大小可調的直流電流偏置回路。
[0029]一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測方法，所述方法用電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)實現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括待測勵磁鐵芯、安裝在所述待測勵磁鐵芯上的壓應力加載及測量模塊、變頻勵磁電源單元、鐵芯磁性能測量單元及直流電流偏置單元;所述待測勵磁鐵芯與電力變壓器用硅鋼片鐵芯的結構、磁通密度及繞組布置形式均相同、且所述待測勵磁鐵芯的尺寸及繞組端電壓成比例小于所述電力變壓器用硅鋼片鐵芯的尺寸及繞組端電壓;所述變頻勵磁電源單元、鐵芯磁性能測量單元與所述測勵磁鐵芯的低壓側依次連接;所述直流電流偏置單元的高壓側與所述測勵磁鐵芯的高壓側連接、且所述直流電流偏置單元的低壓側與所述變頻勵磁電源單元連接；
[0030]所述方法包括如下步驟:
[0031 ]步驟1.判斷所述待測勵磁鐵芯的磁性能檢測類型；
[0032]若所述磁性能檢測類型為勵磁頻率性能檢測，則進入步驟2;
[0033]若所述磁性能檢測類型為直流偏置電流性能檢測，則進入步驟3;
[0034]若所述磁性能檢測類型為壓應力性能檢測，則進入步驟4;
[0035]步驟2.檢測所述待測勵磁鐵芯在相同壓應力和相同直流偏置電流下的各項磁性能與勵磁頻率間的關系，進入步驟5;
[0036]步驟3.檢測所述待測勵磁鐵芯在相同壓應力和相同頻率勵磁電流下的各項磁性能與直流偏置電流間的關系，進入步驟5;
[0037]步驟4.檢測所述待測勵磁鐵芯在相同直流偏置電流和相同頻率勵磁電流下的各項磁性能與壓應力的關系，進入步驟5;
[0038]步驟5.匯總所述待測勵磁鐵芯的磁性能檢測結果，出具所述電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測報告。
[0039]優(yōu)選的，所述步驟2包括:
[0040]2-1.將所述壓應力加載及測量模塊施加的壓應力和所述直流電流偏置單元輸出的直流電流大小分別調節(jié)至規(guī)定值；
[0041]2-2.改變所述變頻勵磁電源單元施加在所述待測勵磁鐵芯的低壓繞組回路上的勵磁電流的頻率和大??；
[0042]2-3.利用所述鐵芯磁性能測量單元測量得到50Hz?2500Hz頻率正弦波勵磁下的所述待測勵磁鐵芯的空載勵磁電流、空載損耗和空載勵磁特性曲線。
[0043]優(yōu)選的，所述步驟3包括:
[0044]3-1.將所述壓應力加載及測量模塊的施加壓應力大小和所述變頻勵磁電源單元輸出電流及頻率分別調節(jié)至規(guī)定值；
[0045 ] 3-2.改變所述直流電流偏置單元輸出的直流電流大小，利用所述鐵芯磁性能測量單元測量得到不同直流偏置電流下所述待測勵磁鐵芯的空載勵磁電流、空載損耗和空載勵磁特性曲線。
[0046]優(yōu)選的，所述步驟4包括:
[0047]4-1.將所述直流電流偏置單元輸出的直流電流大小和所述變頻勵磁電源單元輸出電流頻率分別調節(jié)至規(guī)定值；
[0048]4-2.改變所述壓應力加載及測量模塊施加的壓應力大??；
[0049]4-3.利用所述鐵芯磁性能測量單元測量得到不同壓應力下所述待測勵磁鐵芯的空載勵磁電流、空載損耗和空載勵磁特性曲線。
[0050]從上述的技術方案可以看出，本發(fā)明提供了一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括待測勵磁鐵芯、安裝在待測勵磁鐵芯上的壓應力加載及測量模塊、變頻勵磁電源單元、鐵芯磁性能測量單元及直流電流偏置單元;方法包括判斷待測勵磁鐵芯的磁性能檢測類型;檢測待測勵磁鐵芯在不同條件下的各項磁性能與其他檢測項的關系；出具檢測報告。本發(fā)明提出的系統(tǒng)及方法低成本、布置靈活、結構及實現(xiàn)過程簡單;有效且準確地實現(xiàn)了對工程用大型電力變壓器鐵芯的諧波勵磁條件、直流偏磁運行條件、鐵芯壓應力條件的模擬;為評估工程應用大型電力變壓器整機不同運行工況下的空載勵磁性能提供了可靠且準確的依據(jù)。
[0051]與最接近的現(xiàn)有技術比，本發(fā)明提供的技術方案具有以下優(yōu)異效果:
[0052]1、本發(fā)明所提供的技術方案中，待測勵磁鐵芯與空載勵磁性能待檢測和評估工程用大型電力變壓器具有相同鐵芯結構形式、繞組布置方式、磁通密度相同，待測勵磁鐵芯的空載勵磁性能測試結果及規(guī)律與待檢測和評估的實際工程用大型電力變壓器相近。
[0053]2、本發(fā)明所提供的技術方案，通過調節(jié)變頻勵磁電源單元、直流電流偏置單元、壓應力加載及測量模塊的輸出，模擬工程用大型電力變壓器鐵芯的諧波勵磁條件、直流偏磁運行條件、鐵芯壓應力條件。
[0054]3、本發(fā)明所提供的技術方案，待測勵磁鐵芯不同頻率、不同壓應力、不同直流偏磁條件下待測勵磁鐵芯的空載勵磁電流、空載損耗和空載勵磁特性曲線的測量方法和步驟簡單、有效。
[0055]4、本發(fā)明所提供的技術方案，待測勵磁鐵芯壓應力加載裝置結構簡單、壓應力施加和測量方法可靠。
[0056]5、本發(fā)明所提供的技術方案，能評估不同硅鋼片應用與大型電力變壓器時，諧波、直流偏磁等復雜運行工況下的空載勵磁穩(wěn)定性和可靠性。
[0057]6、本發(fā)明提供的技術方案，應用廣泛，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0058]圖1是本發(fā)明的一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)的連接示意圖；
[0059]圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)中待測勵磁鐵芯的結構示意圖；
[0060]圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)中壓應力加載及測量模塊與待測勵磁鐵芯的位置關系示意圖；
[0061]圖4是本發(fā)明的系統(tǒng)中壓應力加載及測量模塊的結構示意圖；
[0062]圖5是本發(fā)明的系統(tǒng)中直流電流偏置單元在系統(tǒng)中的結構示意圖；
[0063]圖6是本發(fā)明的一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測方法的流程圖；
[0064]圖7是本發(fā)明的方法中步驟2的流程示意圖；
[0065]圖8是本發(fā)明的方法中步驟3的流程示意圖；
[0066]圖9是本發(fā)明的方法中步驟4的流程示意圖。
[0067]其中，1-待測勵磁鐵芯;2-變頻勵磁電源單元;3-直流電流偏置單元;4-壓應力加載及測量模塊;5-鐵芯磁性能測量單元;6-輔助勵磁鐵芯;7-直流恒壓源;8-可調電阻;9-隔直電容；10-待測勵磁鐵芯的低壓繞組；11-待測勵磁鐵芯的高壓繞組；12-待測勵磁鐵芯的中壓繞組；13-輔助勵磁鐵芯的低壓繞組；14-輔助勵磁鐵芯的高壓繞組；15-輔助勵磁鐵芯的中壓繞組；16-主柱；17-旁軛；18-上鐵軛；19-下鐵軛;20-繞組線圈；21-壓應力傳輸板；22-壓應力承載板;23-力矩螺母;24-滑動支撐桿;25-壓力傳感器。
【具體實施方式】
[0068]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。基于本發(fā)明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(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。
[0069]如圖1所示，本發(fā)明提供一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)，包括待測勵磁鐵芯1、安裝在待測勵磁鐵芯I上的壓應力加載及測量模塊4、變頻勵磁電源單元2、鐵芯磁性能測量單元5及直流電流偏置單元3 ；
[0070]待測勵磁鐵芯I與電力變壓器用硅鋼片鐵芯的結構、磁通密度及繞組布置形式均相同、且待測勵磁鐵芯I的尺寸及繞組端電壓成比例小于電力變壓器用硅鋼片鐵芯的尺寸及繞組端電壓；
[0071 ]變頻勵磁電源單元2、鐵芯磁性能測量單元5與測勵磁鐵芯的低壓側依次連接；
[0072]直流電流偏置單元3的高壓側與測勵磁鐵芯的高壓側連接、且直流電流偏置單元3的低壓側與變頻勵磁電源單元2連接。
[0073]如圖2所示，待測勵磁鐵芯I包括豎直且平行設置的2個主柱16、設置在2個主柱16四周的矩形固定框架、分別纏設在2個所述主柱16上的中高壓繞組及低壓繞組10的繞組線圈20;
[0074]矩形固定框架包括同軸設在主柱16兩側的2條旁軛17、連接2條旁軛17且垂直于主柱16的上鐵軛18及下鐵軛19;
[0075]低壓繞組10的兩端用鐵芯磁性能測量單元5、與變頻勵磁電源單元2的輸出端連接構成待測勵磁鐵芯I的勵磁和磁性能測量回路；
[0076]中高壓繞組包括相互連接的高壓繞組11及中壓繞組12，且中高壓繞組的兩端連接直流電流偏置單元3的輸出端、構成待測勵磁鐵芯I的直流電流偏置回路。
[0077]如圖3和4所示，壓應力加載及測量模塊4包括2個壓應力加載及測量單元，且2個壓應力加載及測量單元分別設置在上鐵軛18及下鐵軛19上；
[0078]壓應力加載及測量單元包括平行設置的2組加載及測量板組件、用于連接2組加載及測量板組件且分別設置在加載及測量板組件四角處的4根滑動支撐桿24、及設置在加載及測量板組件外側用于固定滑動支撐桿24且設有壓緊彈簧的力矩螺母23;
[0079]每組加載及測量板組件均包括設置在內側的壓應力傳輸板21及設置在外側的壓應力承載板22、及夾設在每組壓應力傳輸板21及壓應力承載板22之間壓力傳感器25;
[0080]滑動支撐桿24及力矩螺母23將加載及測量板組件固定在上鐵軛18或下鐵軛19上。
[0081]其中，變頻勵磁電源單元2為輸電電壓、輸出電流和輸出頻率均可調的單相正弦波勵磁電源；
[0082]變頻勵磁電源單元2的輸入端與380V三相電源連接；
[0083]變頻勵磁電源單元2的輸出端接入由待測勵磁鐵芯I的低壓側和鐵芯磁性能測量單元5組成的鐵芯勵磁和磁性能測量回路上；
[0084]變頻勵磁電源單元2的勵磁電流為50Hz?2500Hz頻率單相正弦波電流。
[0085]其中，鐵芯磁性能測量單元5內置有諧波電壓互感器、諧波分流器及電氣量變化和測量組件；電氣量變化和測量組件用于對電壓、電流及相角進行測量。
[0086]如圖5所示，直流電流偏置單元3包括與待測勵磁鐵芯I相同的輔助勵磁鐵芯6、隔直電容9、串聯(lián)的直流恒壓源7及可調電阻8;
[0087]輔助勵磁鐵芯6的低壓側與變頻勵磁電源單元2的輸出端連接，組成輔助勵磁鐵芯6的勵磁回路；
[0088]輔助勵磁鐵芯6的高壓側、隔直電容9與串聯(lián)的直流恒壓源7及可調電阻8所在支路、及待測勵磁鐵芯I的高壓側串聯(lián)，組成直流電流大小可調的直流電流偏置回路；
[0089]輔助勵磁鐵芯6的高壓側包括相互連接的高壓繞組14及中壓繞組15;低壓側為低壓繞組13。
[0090]如圖6所示，本發(fā)明提供一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測方法，方法用電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)實現(xiàn)，系統(tǒng)包括待測勵磁鐵芯1、安裝在待測勵磁鐵芯I上的壓應力加載及測量模塊4、變頻勵磁電源單元2、鐵芯磁性能測量單元5及直流電流偏置單元3;待測勵磁鐵芯I與電力變壓器用硅鋼片鐵芯的結構、磁通密度及繞組布置形式均相同、且待測勵磁鐵芯I的尺寸及繞組端電壓成比例小于電力變壓器用硅鋼片鐵芯的尺寸及繞組端電壓;變頻勵磁電源單元2、鐵芯磁性能測量單元5與測勵磁鐵芯的低壓側依次連接;直流電流偏置單元3的高壓側與測勵磁鐵芯的高壓側連接、且直流電流偏置單元3的低壓側與變頻勵磁電源單元2連接；
[0091]包括如下步驟:
[0092]步驟1.判斷待測勵磁鐵芯I的磁性能檢測類型；
[0093]若磁性能檢測類型為勵磁頻率性能檢測，則進入步驟2;
[0094]若磁性能檢測類型為直流偏置電流性能檢測，則進入步驟3;
[0095]若磁性能檢測類型為壓應力性能檢測，則進入步驟4;
[0096]步驟2.檢測待測勵磁鐵芯I在相同壓應力和相同直流偏置電流下的各項磁性能與勵磁頻率間的關系，進入步驟5 ；
[0097]步驟3.檢測待測勵磁鐵芯I在相同壓應力和相同頻率勵磁電流下的各項磁性能與直流偏置電流間的關系，進入步驟5;
[0098]步驟4.檢測待測勵磁鐵芯I在相同直流偏置電流和相同頻率勵磁電流下的各項磁性能與壓應力的關系，進入步驟5;
[0099]步驟5.匯總待測勵磁鐵芯I的磁性能檢測結果，出具電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測報告。
[0100]如圖7所示，步驟2包括:
[0101]2-1.將壓應力加載及測量模塊4施加的壓應力和直流電流偏置單元3輸出的直流電流大小分別調節(jié)至規(guī)定值；
[0102]2-2.改變變頻勵磁電源單元2施加在待測勵磁鐵芯I的低壓繞組回路上的勵磁電流的頻率和大?。?br>[0103]2-3.利用鐵芯磁性能測量單元5測量得到50Hz?2500Hz頻率正弦波勵磁下的待測勵磁鐵芯I的空載勵磁電流、空載損耗和空載勵磁特性曲線。
[0104]如圖8所示，步驟3包括:
[0105]3-1.將壓應力加載及測量模塊4的施加壓應力大小和變頻勵磁電源單元2輸出電流及頻率分別調節(jié)至規(guī)定值；
[0106]3-2.改變直流電流偏置單元3輸出的直流電流大小，利用鐵芯磁性能測量單元5測量得到不同直流偏置電流下待測勵磁鐵芯I的空載勵磁電流、空載損耗和空載勵磁特性曲線。
[0107]如圖9所示，步驟4包括:
[0108]4-1.將直流電流偏置單元3輸出的直流電流大小和變頻勵磁電源單元2輸出電流頻率分別調節(jié)至規(guī)定值；
[0109]4-2.改變壓應力加載及測量模塊4施加的壓應力大小；
[0110]4-3.利用鐵芯磁性能測量單元5測量得到不同壓應力下待測勵磁鐵芯I的空載勵磁電流、空載損耗和空載勵磁特性曲線。
[0111]本發(fā)明提供一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)的具體應用例，如下:
[0112]待測勵磁鐵芯I與工程應用中的100kV特高壓變壓器鐵芯具有相同的結構形式、繞組線圈20布置方式、鐵芯工作磁通密度;與空載勵磁性能待檢測和評估的100kV特高壓變壓器一樣，選用0.27_厚度規(guī)格的變壓器用取向硅鋼片疊裝成單相雙柱旁軛17式結構鐵芯;待測勵磁鐵芯I包括兩個主柱16、兩個旁軛17、一個上鐵軛18、一個下鐵軛19、兩組繞組線圈20，每組線圈從內至外為低壓繞組lO(a-x)、中壓繞組12(Am-0)和高壓繞組ll(A-O)，兩組線圈中的低壓繞組10、中壓繞組12和高壓繞組11引出端子并聯(lián)連接;高壓繞組Il(A-O)、中壓繞組12(Am-0)和低壓繞組10(a-x)電壓比為3kV/1.5kV/0.314kV，與空載勵磁性能待檢測和評估的100kV特高壓變壓器相比，額定電壓縮小350倍;低壓繞組lO(a-x)在0.314kV額定勵磁條件下通過兩個主柱16中的最大磁通密度為1.7T。
[0113]待測勵磁鐵芯I的低壓繞組lO(a-x)兩端通過鐵芯磁性能測量單元5接入變頻勵磁電源單元2;待測勵磁鐵芯I的高壓繞組Il(A-O)兩端與直流電流偏置單元3的直流電流輸出端Int相連。待測勵磁鐵芯I的上鐵軛18和下鐵軛19上安裝兩組壓應力加載及測量模塊4。
[0114]變頻勵磁電源單元2采用三相輸入單相輸出，輸入電壓為380V、50Hz，輸出端為單相O?400V，單相輸出為頻率為50Hz?2500Hz的正弦波電流，各次諧波下輸出電流均大于2A，50Hz?2500Hz正弦波電流作為勵磁電流施加在待測勵磁鐵芯I的低壓繞組(a-x)上。
[0115]鐵芯磁性能測量單元5接入待測勵磁鐵芯I和變頻勵磁電源單元2組成的低壓繞組lO(a-x)勵磁和磁性能測量回路中，測量待測勵磁鐵芯I的低壓繞組lO(a-x)兩端的空載Ua—X、空載電流Ia-X、及電壓和電流的相位角差Φ，利用公式P = Ua-x*Ia—X*C0SC>可計算得到對應空載電流Ia-X下的空載損耗P。
[0116]待測勵磁鐵芯I的高壓繞組Il(A-O)中接入的直流電流偏置單元3包括輔助勵磁鐵芯6、直流恒壓源7、可調電阻8和隔直電容9;輔助勵磁鐵芯6的高壓繞組H(Aref-Oref)的Aref端子和待測勵磁鐵芯I的高壓繞組Il(A-O)的A端子直接相連;輔助勵磁鐵芯6的高壓繞組14(Aref-Oref)的Oref端子和待測勵磁鐵芯I的高壓繞組Il(A-O)的O端子分別與直流恒壓源7和可調電阻8構成的串聯(lián)支路的兩端相連;直流恒壓源7和可調電阻8構成的串聯(lián)支路兩端并接擱置電容;輔助勵磁鐵芯6的低壓繞組13(aref-Xref)與變頻勵磁電源單元2的輸出端直接相連。
[0117]待測勵磁鐵芯I的低壓繞組lO(a-x)兩端和輔助勵磁鐵芯6的低壓繞組13(aref-Xref)兩端均引入變頻勵磁電源單元2的輸出端的正弦勵磁電流，且待測勵磁鐵芯I和輔助勵磁鐵芯6鐵芯結構和材質、繞組布置方式相同，同時勵磁時待測勵磁鐵芯I的高壓繞組11(A-0)上感應出的空載電位U(A-O)和輔助勵磁鐵芯6的高壓繞組H(Aref-Oref)感應的空載電位U(Aref-Qref)基本相同；待測勵磁鐵芯I的高壓繞組Il(A-O)和輔助勵磁鐵芯6的高壓繞組14(Are廠Oref)支路上通過的50Hz?2500Hz交流電流分量Iac= (U(A-Q)-U(Aref-Ciref ))/Rac接近于O，且通過擱直電容形成回路。
[0118]待測勵磁鐵芯I的高壓繞組Il(A-O)、輔助勵磁鐵芯6的高壓繞組H(Aref-Oref)、直流恒壓源7、可調電阻8組成的直流電流回路中施加直流偏置電流Id。的大小，可利用直流恒壓源7的電壓Udc、可調電阻8的阻值Rd。、待測勵磁鐵芯I的高壓繞組Il(A-O)直流電阻值Ra-o、輔助勵磁鐵芯6的高壓繞組H(Aref-Oref)的直流電阻值RAre-Qref采用公式IdC = Udcy(Rdc^RA-C)+RAre-Qref)計算得到，調節(jié)直流恒壓源7的電壓Ud。和可調電阻8的阻值Rd。，可將可注入待測勵磁鐵芯I的高壓繞組11 (A-O)的直流電流設定值OA?1A。
[0119]待測勵磁鐵芯I的上鐵軛18和下鐵軛19上分別安裝一組壓應力加載及測量模塊4;一組壓應力加載及測量模塊4包括兩塊鐵芯壓應力傳輸板21、兩塊壓應力承載板22、四個帶壓緊彈簧的力矩螺母23、四個滑動支撐桿24、兩個壓力傳感器25;兩塊壓應力傳輸板21和兩塊壓應力承載板22由四個滑動支撐桿24和四個帶壓緊彈簧的力矩螺母23分別固定在待測勵磁鐵芯I的上鐵軛18或下鐵軛19上;兩個壓力傳感器25布置在兩塊壓應力傳輸板21和兩塊壓應力承載板22中間；施加在待測勵磁鐵芯I上鐵軛18和下鐵軛19上的壓應力的大小可通過帶壓緊彈簧的力矩螺母23調節(jié)，靜態(tài)下帶壓緊彈簧的力矩螺母23通過釋放彈簧力可均勻穩(wěn)定地對上鐵軛18和下鐵軛19施加ON?2000N的壓應力，施加的壓應力可采用壓力傳感器25進行測量。
[0120]以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員依然可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均在申請待批的本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括待測勵磁鐵芯、安裝在所述待測勵磁鐵芯上的壓應力加載及測量模塊、變頻勵磁電源單元、鐵芯磁性能測量單元及直流電流偏置單元； 所述待測勵磁鐵芯與所述電力變壓器用硅鋼片鐵芯的結構、磁通密度及繞組布置形式均相同、且所述待測勵磁鐵芯的尺寸及繞組端電壓成比例且小于所述電力變壓器用硅鋼片鐵芯的尺寸及繞組端電壓； 所述變頻勵磁電源單元、鐵芯磁性能測量單元與所述測勵磁鐵芯的低壓側依次連接； 所述直流電流偏置單元的高壓側與所述測勵磁鐵芯的高壓側連接、且所述直流電流偏置單元的低壓側與所述變頻勵磁電源單元連接。2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述待測勵磁鐵芯包括豎直且平行設置的2個主柱、設置在2個所述主柱四周的矩形固定框架、分別纏設在2個所述主柱上的中高壓繞組及低壓繞組的繞組線圈； 所述矩形固定框架包括同軸設在所述主柱兩側的2條旁軛、連接2條旁軛且垂直于所述主柱的上鐵軛及下鐵軛； 所述低壓繞組的兩端用所述鐵芯磁性能測量單元、與所述變頻勵磁電源單元的輸出端連接構成所述待測勵磁鐵芯的勵磁和磁性能測量回路； 所述中高壓繞組包括相互連接的高壓繞組及中壓繞組，且所述中高壓繞組的兩端連接所述直流電流偏置單元的輸出端、構成所述待測勵磁鐵芯的直流電流偏置回路。3.如權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓應力加載及測量模塊包括2個壓應力加載及測量單元，且2個壓應力加載及測量單元分別設置在所述上鐵軛及下鐵軛上； 所述壓應力加載及測量單元包括平行設置的2組加載及測量板組件、用于連接2組所述加載及測量板組件且分別設置在所述加載及測量板組件四角處的4根滑動支撐桿、及設置在所述加載及測量板組件外側用于固定所述滑動支撐桿且設有壓緊彈簧的力矩螺母；每組所述加載及測量板組件均包括設置在內側的壓應力傳輸板及設置在外側的壓應力承載板、及夾設在每組所述壓應力傳輸板及壓應力承載板之間壓力傳感器； 所述滑動支撐桿及力矩螺母將所述加載及測量板組件固定在所述上鐵軛或下鐵軛上。4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻勵磁電源單元為輸電電壓、輸出電流和輸出頻率均可調的單相正弦波勵磁電源； 所述變頻勵磁電源單元的輸入端與380V三相電源連接； 所述變頻勵磁電源單元的輸出端接入由所述待測勵磁鐵芯的低壓側和所述鐵芯磁性能測量單元組成的鐵芯勵磁和磁性能測量回路上； 所述變頻勵磁電源單元的勵磁電流為50Hz?2500Hz頻率單相正弦波電流。5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述鐵芯磁性能測量單元內置有諧波電壓互感器、諧波分流器及電氣量變化和測量組件;所述電氣量變化和測量組件用于對電壓、電流及相角進行測量。6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電流偏置單元包括與所述待測勵磁鐵芯相同的輔助勵磁鐵芯、隔直電容、串聯(lián)的直流恒壓源及可調電阻； 所述輔助勵磁鐵芯的低壓側與所述變頻勵磁電源單元的輸出端連接，組成所述輔助勵磁鐵芯的勵磁回路； 所述輔助勵磁鐵芯的高壓側、所述隔直電容與串聯(lián)的所述直流恒壓源及可調電阻所在支路、及所述待測勵磁鐵芯的高壓側串聯(lián)，組成直流電流大小可調的直流電流偏置回路。7.—種電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測方法，其特征在于，所述方法用電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測系統(tǒng)實現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括待測勵磁鐵芯、安裝在所述待測勵磁鐵芯上的壓應力加載及測量模塊、變頻勵磁電源單元、鐵芯磁性能測量單元及直流電流偏置單元;所述待測勵磁鐵芯與電力變壓器用硅鋼片鐵芯的結構、磁通密度及繞組布置形式均相同、且所述待測勵磁鐵芯的尺寸及繞組端電壓成比例小于所述電力變壓器用硅鋼片鐵芯的尺寸及繞組端電壓;所述變頻勵磁電源單元、鐵芯磁性能測量單元與所述測勵磁鐵芯的低壓側依次連接;所述直流電流偏置單元的高壓側與所述測勵磁鐵芯的高壓側連接、且所述直流電流偏置單元的低壓側與所述變頻勵磁電源單元連接； 所述方法包括如下步驟: 步驟1.判斷所述待測勵磁鐵芯的磁性能檢測類型； 若所述磁性能檢測類型為勵磁頻率性能檢測，則進入步驟2; 若所述磁性能檢測類型為直流偏置電流性能檢測，則進入步驟3; 若所述磁性能檢測類型為壓應力性能檢測，則進入步驟4; 步驟2.檢測所述待測勵磁鐵芯在相同壓應力和相同直流偏置電流下的各項磁性能與勵磁頻率間的關系，進入步驟5 ； 步驟3.檢測所述待測勵磁鐵芯在相同壓應力和相同頻率勵磁電流下的各項磁性能與直流偏置電流間的關系，進入步驟5; 步驟4.檢測所述待測勵磁鐵芯在相同直流偏置電流和相同頻率勵磁電流下的各項磁性能與壓應力的關系，進入步驟5; 步驟5.匯總所述待測勵磁鐵芯的磁性能檢測結果，出具所述電力變壓器用硅鋼片鐵芯磁性能檢測報告。8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括: 2-1.將所述壓應力加載及測量模塊施加的壓應力和所述直流電流偏置單元輸出的直流電流大小分別調節(jié)至規(guī)定值； 2-2.改變所述變頻勵磁電源單元施加在所述待測勵磁鐵芯的低壓繞組回路上的勵磁電流的頻率和大小； 2-3.利用所述鐵芯磁性能測量單元測量得到50Hz?2500Hz頻率正弦波勵磁下的所述待測勵磁鐵芯的空載勵磁電流、空載損耗和空載勵磁特性曲線。9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟3包括: 3-1.將所述壓應力加載及測量模塊的施加壓應力大小和所述變頻勵磁電源單元輸出電流及頻率分別調節(jié)至規(guī)定值； 3-2.改變所述直流電流偏置單元輸出的直流電流大小，利用所述鐵芯磁性能測量單元測量得到不同直流偏置電流下所述待測勵磁鐵芯的空載勵磁電流、空載損耗和空載勵磁特性曲線。10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟4包括: 4-1.將所述直流電流偏置單元輸出的直流電流大小和所述變頻勵磁電源單元輸出電流頻率分別調節(jié)至規(guī)定值； 4-2.改變所述壓應力加載及測量模塊施加的壓應力大??； 4-3.利用所述鐵芯磁性能測量單元測量得到不同壓應力下所述待測勵磁鐵芯的空載勵磁電流、空載損耗和空載勵磁特性曲線。
【文檔編號】G01R33/12GK105891745SQ201610222168
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月11日
【發(fā)明人】湯浩, 李金忠, 張書琦, 仇宇舟, 李博, 高飛, 程渙超, 吳超, 賈鵬飛, 汪可, 孫建濤, 關健昕, 陳宇, 吳廣寧, 彭倩, 遇心如, 趙曉宇, 劉雪麗, 王健, 王健一, 趙志剛, 申澤軍, 徐征宇
【申請人】中國電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司, 西南交通大學, 國網(wǎng)四川省電力公司