CN103033695A - 变压器耐受直流偏磁能力的检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变压器耐受直流偏磁能力的检测方法，其包括如下步骤：1)将被测变压器接在交流电压源与试验变压器之间，或将试验变压器接在交流电压源与被测变压器之间；2)被测变压器与试验变压器连接一侧的绕组通过中性点引出；3)在两个中性点之间串接直流电流源并接地；4)使所述直流电流源输出直流电流并逐步增加所输出的直流电流值，同时检测被测变压器是否运行正常，当检测到被测变压器随着直流电流值的增大其运行开始出现异常时，此时直流电流源所输出的直流电流值即为该被测变压器的耐受直流偏磁能力的临界值。本发明检测方法能够测量或检验变压器在流经一定的直流电流时其耐受直流偏磁的能力。

Description

变压器耐受直流偏磁能力的检测方法

技术领域

本发明属于变压器技术领域，具体涉及一种变压器耐受直流偏磁能力的检测方法。

背景技术

在直流输电系统中，直流回流线路一般包括两种基本类型：金属回路与大地回路。目前，很多工程都采用大地回路。在以大地为返回方式的直流输电系统中，长期或临时在大地中流过的直流电流可能有一部分通过交流系统中的电力变压器的接地中性点流入与其连接的三相绕组、输电线路，并流入到另一端的电力变压器的三相绕组，所述直流电流经上述电力变压器的接地中性点后再流入大地。这些流入变压器绕组的直流电流使变压器产生了直流磁通，使得变压器的铁心发生直流偏磁，并使磁化曲线的运行部分不对称，从而加剧了铁心的饱和，导致变压器噪声的增大，严重时还会引起变压器的铁心、金属紧固件、外壳等过热。

现有的电力变压器虽然具有一定的耐受直流偏磁的能力，但是对电力变压器在流经规定值的直流电流的情况下的耐受直流偏磁的能力并没有相应的检验方法，因此现有的电力变压器无法完成出厂前的耐受直流偏磁能力的检验，而未经检验的电力变压器在出厂后进入实际工作中时可能会因为耐受直流偏磁能力不足而导致设备故障。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种变压器耐受直流偏磁能力的检测方法，该方法能够直接对变压器的耐受直流偏磁能力进行检测，该检测方法直观、快速、且准确性高。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该变压器耐受直流偏磁能力的检测方法包括如下步骤：

1)将被测变压器接在交流电压源与试验变压器之间，或者将试验变压器接在交流电压源与被测变压器之间，且试验变压器的耐受直流偏磁能力大于或等于被测变压器的耐受直流偏磁能力；

2)所述被测变压器以及试验变压器相互连接一侧的绕组均通过中性点引出；

3)在所述两个变压器的两个中性点之间串接直流电流源，并使两中性点之一接地或者使两中性点分别接地；

4)使所述直流电流源输出直流电流并逐步增加所输出的直流电流值，与此同时检测被测变压器是否运行正常，当检测到被测变压器随着直流电流值的增大其运行开始出现异常时，此时直流电流源所输出的直流电流值即为该被测变压器的耐受直流偏磁能力的临界值。达到此临界值，意味着被测变压器的耐受直流偏磁能力为0～临界值。

其中，在步骤4)中，被测变压器出现异常情况是指被测变压器运行时噪声的增加值高于其空载励磁状态下噪声的40％以上，且被测变压器的局部温升与其空载励磁状态下的温度相比增加了20K以上。

步骤1)和步骤2)的具体操作如下：

11)将交流电压源的输出端与被测变压器的输入端的绕组连接，将被测变压器的输出端的绕组与试验变压器的输入端的绕组连接；

21)所述被测变压器的输出端的绕组和试验变压器的输入端的绕组均通过中性点引出，即将被测变压器的输出端的绕组通过其中性点0′引出，将试验变压器的输入端的绕组通过其中性点0引出。

或者，步骤1)和步骤2)的具体操作如下：

12)将交流电压源的输出端与试验变压器的输入端的绕组连接，将试验变压器输出端的绕组与被测变压器的输入端的绕组连接；

22)试验变压器的输出端的绕组和被测变压器的输入端的绕组均通过中性点引出，即将试验变压器的输出端的绕组通过其中性点0引出，将被测变压器的输入端的绕组通过其中性点0′引出。

其中，所述试验变压器的输入端的绕组为低压绕组，其采用d接法、y接法或者z接法，试验变压器的输出端的绕组为高压绕组，其采用YN接法；所述被测变压器的输入端的绕组为高压绕组，其采用YN接法，被测变压器的输出端的绕组为低压绕组，其采用d接法、y接法或者z接法；或者，

所述试验变压器的输入端的绕组为低压绕组，其采用d接法、y接法或者z接法，试验变压器的输出端的绕组为高压绕组，其采用YN接法；所述被测变压器的输入端的绕组为低压绕组，其采用yn接法，被测变压器的输出端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法；或者，

所述试验变压器的输入端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法，试验变压器的输出端的绕组为低压绕组，其采用yn接法；所述被测变压器的输入端的绕组为高压绕组，其采用YN接法，被测变压器的输出端的绕组为低压绕组，其采用d接法、y接法或者z接法；或者，

所述试验变压器的输入端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法，试验变压器的输出端的绕组为低压绕组，其采用yn接法；所述被测变压器的输入端的绕组为低压绕组，其采用yn接法，被测变压器的输出端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法。

优选的是，所述交流电压源的输出端与试验变压器的输入端之间还串联有电流互感器，所述电流互感器用于测量线路中的激磁电流，当所述直流电流源输出的直流电流值增加至一定数值，从而使得电流互感器测量的激磁电流的波形变化突然加剧，同时被测变压器的噪声增大、温度升高以及振动加剧，则被测变压器的耐受直流偏磁能力等于此时直流电流源所输出的直流电流值。

优选的是，所述交流电压源的输出端与试验变压器的输入端之间并联有第一电压互感器，其用于测量交流电压源的输出电压，所述试验变压器的输出端与被测变压器的输入端之间并联有第二电压互感器，其用于测量被测变压器的输入端的输入电压或者试验变压器的输出端的输出电压，所述第一电压互感器与第二电压互感器均接地。

优选的是，所述试验变压器的输出端的绕组的额定绝缘水平高于或等于被测变压器的输入端的绕组的额定绝缘水平，否则，当交流电压源为被测变压器施加足够的试验电压时，试验变压器存在被损坏的危险。

优选的是，所述试验变压器的输出端的绕组的中性点与被测变压器的输入端的绕组的中性点在试验变压器的输出端的绕组的中性点处接地，或者是在被测变压器的输入端的绕组的中性点处接地；试验变压器的输入端的绕组、被测变压器的输出端的绕组、试验变压器的油箱、以及被测变压器的油箱均采用一点接地的方式，可避免出现悬浮电位，造成设备和人员损伤。

优选的是，所述直流电流源所在线路中还串联有电流表，其用于实时监测所述直流电流源所施加的直流电流值；所述直流电流源与电流表的两端还并联有电压保护装置，其用于工作人员及变压器本身的安全保护。

优选的是，所述直流电流源的输出范围为0-50A。

优选的是，所述试验变压器与被测变压器均采用三相电力变压器，所述交流电压源采用工频发电机，所述工频发电机输出标准波形的交流电压，所述标准波形满足“电力变压器标准GB1094.1”。

本发明变压器耐受直流偏磁能力的检测方法不仅可以测量变压器的耐受直流偏磁能力，还可以检验变压器在流经规定值的直流电流的情况下的耐受直流偏磁的能力，可用于变压器出厂前的检验，有利于提前发现与解决问题，防止变压器在出厂后的实际工作中因耐受直流偏磁能力不足而造成的设备故障，还可用于指导变压器的设计和制造。

附图说明

图1为本发明实施例1中测量变压器的耐受直流偏磁能力的检测方法的结构示意图；

图中：1-工频发电机；2-连接线；3-被测变压器；4-电流表；5-电压保护装置；6-直流电流源；7-试验变压器；8-第一电压互感器；9-电流互感器；10-第二电压互感器。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明变压器耐受直流偏磁能力的检测方法作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例中，对被测变压器3的耐受直流偏磁能力进行测量需要使用的设备包括有：交流电压源、试验变压器7、电流互感器9、第一电压互感器8、第二电压互感器10、直流电流源6、以及电流表4。本实施例中，所述交流电压源采用工频发电机1。

所述被测变压器3与试验变压器7均采用三相电力变压器，且测量的是被测变压器3的输入端的绕组的耐受直流偏磁能力，所述输入端的绕组的耐受直流偏磁能力即为被测变压器3的耐受直流偏磁能力。这是因为，本实施例中，被测变压器为双圈变压器，其低压侧为非星接侧，则星接侧(高压侧)绕组就代表了该变压器的耐受直流偏磁的能力。当然，当被测变压器为三圈变压器并包含不止一个星接绕组时，如果要检测其耐受直流偏磁能力，则应对各星接绕组分别进行检测，其检测方法与本实施例所述的检测方法相同。

本实施例中，将试验变压器7接在工频发电机1与被测变压器3之间来进行检测。所述被测变压器3的输出端的绕组为低压绕组，其输入端的绕组为高压绕组，因而，被测变压器3的高压绕组是本实施例中要测量其耐受直流偏磁能力的一侧绕组；试验变压器7的输出端的绕组为高压绕组，其输入端的绕组为低压绕组。

由于测量的是被测变压器3的输入端的绕组的耐受直流偏磁能力，因此要求试验变压器7的输出端的绕组的耐受直流偏磁能力应高于被测变压器3的输入端的绕组的耐受直流偏磁能力，且试验变压器7的输出端的绕组的额定绝缘水平不低于被测变压器3的输入端的绕组的额定绝缘水平，否则，当交流电压源为被测变压器施加足够的试验电压时，试验变压器存在被损坏的危险。但是由于试验变压器7的输出端的绕组的耐受直流偏磁能力高于被测变压器3的输入端的绕组的耐受直流偏磁能力，可能会使工频发电机1的输出电压经试验变压器7传输至被测变压器3的输入端后，被测变压器3的输入电压高于其额定电压，此时可通过降低工频发电机1的输出电压的方式来降低传输至被测变压器3的输入端的电压，使其降低至额定输入电压。

所述电流互感器9串联在工频发电机1的输出端与试验变压器7的低压绕组之间，用于测量线路中的激磁电流；所述第一电压互感器8并联在工频发电机1的输出端与试验变压器7的低压绕组之间，用于测量工频发电机1的输出电压，并检测工频发电机1的输出电压是否为额定电压。

所述第二电压互感器10并联在试验变压器7的高压绕组与被测变压器3的高压绕组之间，用于测量被测变压器3的高压绕组的输入电压，并监测被测变压器3的高压绕组的输入电压是否为额定输入电压。

所述直流电流源6与电流表4串联在试验变压器7的高压绕组的中性点和被测变压器3的高压绕组的中性点之间。

本实施例中，测量被测变压器3的高压绕组的耐受直流偏磁能力的方法如下：

(1)将工频发电机1的输出端与试验变压器7的低压绕组连接，将试验变压器7的高压绕组与被测变压器3的高压绕组通过连接线2连接；

(2)试验变压器7的低压绕组采用d接法、y接法或者z接法，其高压绕组采用YN接法，即试验变压器7的高压绕组通过其中性点0引出，且所述中性点0引出至试验变压器7的外部；

(3)被测变压器3的高压绕组也采用YN接法，即被测变压器3的高压绕组通过其中性点0′引出，且所述中性点0′引出至被测变压器3的外部，被测变压器3的低压绕组采用d接法、y接法或者z接法；

(4)在试验变压器7的高压绕组的中性点0和被测变压器3的高压绕组的中性点0′之间串联直流电流源6与电流表4，所述直流电流源6用于给被测变压器3的高压绕组施加一定的直流电流值，其电流输出范围为0-50A，所述电流表4是便于工作人员监测直流电流源6实时输出的直流电流值。在所述直流电流源6与电流表4两端还并联有电压保护装置5，用于工作人员及上述变压器本身的安全保护，所述试验变压器7和被测变压器3的两中性点在试验变压器7的高压绕组的中性点处接地，或者是在被测变压器3的高压绕组的中性点处接地。

(5)在工频发电机1的输出端与试验变压器7的低压绕组之间串联电流互感器9，所述电流互感器9用于测量线路中的激磁电流，所述工频发电机1的输出端与试验变压器7的低压绕组之间并联第一电压互感器8，其用于测量工频发电机1的输出电压，并检测工频发电机1的输出电压是否为额定电压，如否，则调整工频发电机1的输出电压为额定电压。

(6)在试验变压器7的高压绕组与被测变压器3的高压绕组之间并联第二电压互感器10，所述第二电压互感器10用于测量被测变压器3的高压绕组的输入电压，并监测被测变压器3的高压绕组的输入电压是否为额定输入电压，如否，则调整工频发电机1的输出电压直至被测变压器3的高压绕组的输入电压达到额定输入电压。

试验时，第一电压互感器8与第二电压互感器10均需接地；试验变压器7的低压绕组、被测变压器3的低压绕组、试验变压器7的油箱、以及被测变压器3的油箱均采用一点接地的方式，避免出现悬浮电位，造成设备和人员损伤。

工频发电机1作为试验变压器7的励磁电源，其输出标准波形(所述标准波形满足“电力变压器标准GB 1094.1”)的三相交流电压至试验变压器7的低压绕组，所述交流电压经试验变压器7的高压绕组变压后输入至被测变压器3的高压绕组。

工作人员控制直流电流源6开始输出直流电流至被测变压器3的高压绕组并逐渐增加所输出的直流电流值，同时观测到被测变压器3的运行随着直流电流值的逐步升高开始出现异常，如可以观测被测变压器3的噪声、温度和振动，当直流电流源6输出的直流电流值增加至一定数值时，被测变压器3的噪声的增加值高于其空载励磁状态下噪声的40％以上，且被测变压器3局部温升与其空载励磁状态下的温度相比增加了20K以上时，则可以判断被测变压器3的耐受直流偏磁能力的临界值等于该数值。同时，电流互感器9通过测量其所在线路中的激磁电流的波形的变化规律可用于辅助测量被测变压器3的耐受直流偏磁能力，当直流电流源6输出的直流电流值增加至一定数值时，电流互感器9测量到的激磁电流的波形出现明显的尖顶，且向坐标轴一侧偏置时，说明线路中同时存在交流激磁与直流激磁，再结合被测变压器3的噪声、温度和振动一起来共同判断被测变压器3的耐受直流偏磁能力，从而可以进一步提高检测的准确度。

本实施例中，由于试验变压器7的输出端的绕组的额定绝缘水平不低于被测变压器3的输入端的绕组的额定绝缘水平，且试验变压器7的输出端的绕组的耐受直流偏磁能力高于被测变压器3的输入端的绕组的耐受直流偏磁能力，因此所测量的是被测变压器3的输入端的绕组的耐受直流偏磁能力。

如果上述各个设备之间的连接关系与检测方法不变，仅改变试验变压器7以及被测变压器3的某些结构参数，比如使试验变压器7的输出端的绕组的额定绝缘水平小于或等于被测变压器3的输入端的绕组的额定绝缘水平，使试验变压器7的输出端的绕组的耐受直流偏磁能力低于被测变压器3的输入端的绕组的耐受直流偏磁能力，则此时测量的是试验变压器7的输出端的绕组的耐受直流偏磁能力。换言之，此时的试验变压器7成为被测变压器3。

如果上述各个设备之间的连接关系与检测方法不变，仅改变试验变压器7以及被测变压器3的某些结构参数，比如使试验变压器7的输出端的绕组的耐受直流偏磁能力等于被测变压器3的输入端的绕组的耐受直流偏磁能力，且使试验变压器7的输出端的绕组的绝缘水平与被测变压器3的输入端的绕组的绝缘水平相同，则此时同时测量的是试验变压器7的输出端的绕组以及被测变压器3的输入端的绕组的耐受直流偏磁能力。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：被测变压器3的输出端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法，被测变压器3的输入端的绕组为低压绕组，其采用yn接法，即被测变压器3的低压绕组具有中性点引出，且所述中性点引出至被测变压器3的外部。被测变压器3的低压绕组是本实施例中要测量其耐受直流偏磁能力的一侧绕组。

本实施例中的其他设备的结构、使用、以及设备间的连接关系都与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于：试验变压器7的输出端的绕组为低压绕组，其采用yn接法，即试验变压器7的低压绕组具有中性点引出，且所述中性点引出至试验变压器7的外部；试验变压器7的输入端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法。被测变压器3的高压绕组是本实施例中要测量其耐受直流偏磁能力的一侧绕组。

本实施例中的其他设备的结构、使用、以及设备间的连接关系都与实施例1相同，这里不再赘述。

实施例4：

本实施例与实施例1的区别在于：被测变压器3的输出端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法，被测变压器3的输入端的绕组为低压绕组，其采用yn接法，即被测变压器3的低压绕组具有中性点引出，且所述中性点引出至被测变压器3的外部。被测变压器3的低压绕组是本实施例中要测量其耐受直流偏磁能力的一侧绕组；试验变压器7的输出端的绕组为低压绕组，其采用yn接法，即试验变压器7的低压绕组具有中性点引出，且所述中性点引出至试验变压器7的外部。试验变压器7的输入端绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法。

本实施例中的其他设备的结构、使用、以及设备间的连接关系都与实施例1相同，这里不再赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变压器耐受直流偏磁能力的检测方法，其包括如下步骤：

1)将被测变压器(3)接在交流电压源与试验变压器(7)之间，或者将试验变压器(7)接在交流电压源与被测变压器(3)之间，且试验变压器(7)的耐受直流偏磁能力大于或等于被测变压器(3)的耐受直流偏磁能力；

2)所述被测变压器(3)以及试验变压器(7)相互连接一侧的绕组均通过中性点引出；

3)在所述两个中性点之间串接直流电流源(6)，并将两中性点之一接地或者将两中性点分别接地；

4)使所述直流电流源(6)输出直流电流并逐步增加所输出的直流电流值，与此同时检测被测变压器(3)是否运行正常，当检测到被测变压器(3)随着直流电流值的增大其运行开始出现异常时，此时直流电流源(6)所输出的直流电流值即为该被测变压器(3)的耐受直流偏磁能力的临界值。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)的具体操作如下：

11)将交流电压源的输出端与被测变压器(3)的输入端的绕组连接，将被测变压器(3)的输出端的绕组与试验变压器(7)的输入端的绕组连接；

21)所述被测变压器(3)的输出端的绕组和试验变压器(7)的输入端的绕组均通过中性点引出，即将被测变压器(3)的输出端的绕组通过其中性点(0′)引出，将试验变压器(7)的输入端的绕组通过其中性点(0)引出。

3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，步骤1)和步骤2)的具体操作如下：

12)将交流电压源的输出端与试验变压器(7)的输入端的绕组连接，将试验变压器(7)的输出端的绕组与被测变压器(3)的输入端的绕组连接；

22)所述试验变压器(7)的输出端的绕组和被测变压器(3)的输入端的绕组均通过中性点引出，即将试验变压器(7)的输出端的绕组通过其中性点(0)引出，将被测变压器(3)的输入端的绕组通过其中性点(0′)引出。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述试验变压器(7)的输入端的绕组为低压绕组，其采用d接法、y接法或者z接法，试验变压器(7)的输出端的绕组为高压绕组，其采用YN接法；所述被测变压器(3)的输入端的绕组为高压绕组，其采用YN接法，被测变压器(3)的输出端的绕组为低压绕组，其采用d接法、y接法或者z接法；或者，

所述试验变压器(7)的输入端的绕组为低压绕组，其采用d接法、y接法或者z接法，试验变压器(7)的输出端的绕组为高压绕组，其采用YN接法；所述被测变压器(3)的输入端的绕组为低压绕组，其采用yn接法，被测变压器(3)的输出端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法；或者，

所述试验变压器(7)的输入端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法，试验变压器(7)的输出端的绕组为低压绕组，其采用yn接法；所述被测变压器(3)的输入端的绕组为高压绕组，其采用YN接法，被测变压器(3)的输出端的绕组为低压绕组，其采用d接法、y接法或者z接法；或者，

所述试验变压器(7)的输入端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法，试验变压器(7)的输出端的绕组为低压绕组，其采用yn接法；所述被测变压器(3)的输入端的绕组为低压绕组，其采用yn接法，被测变压器(3)的输出端的绕组为高压绕组，其采用D接法、Y接法或者Z接法。

5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述交流电压源的输出端与试验变压器(7)的输入端之间还串联有电流互感器(9)，以用于测量线路中的激磁电流；所述交流电压源的输出端与试验变压器(7)的输入端之间并联有第一电压互感器(8)，所述试验变压器(7)的输出端与被测变压器(3)的输入端之间并联有第二电压互感器(10)，所述第一电压互感器(8)与第二电压互感器(10)均接地。

6.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述试验变压器(7)的输出端的绕组的额定绝缘水平高于或等于被测变压器(3)的输入端的绕组的额定绝缘水平。

7.根据权利要求3-6之一所述的检测方法，其特征在于，所述试验变压器(7)的输出端的绕组的中性点与被测变压器(3)的输入端的绕组的中性点在试验变压器(7)的输出端的绕组的中性点处接地，或者在被测变压器(3)的输入端的绕组的中性点处接地；试验变压器(7)的输入端的绕组、被测变压器(3)的输出端的绕组、试验变压器(7)的油箱、以及被测变压器(3)的油箱均采用一点接地法。

8.根据权利要求1-6之一所述的检测方法，其特征在于，在步骤4)中，被测变压器(3)出现异常情况是指被测变压器运行时噪声的增加值高于其空载励磁状态下噪声的40％以上，且被测变压器的局部温升与其空载励磁状态下的温度相比增加了20K以上。

9.根据权利要求1-6之一所述的检测方法，其特征在于，所述直流电流源(6)所在线路中还串联有电流表(4)；所述直流电流源(6)与电流表(4)的两端还并联有电压保护装置(5)。

10.根据权利要求1-6之一所述的检测方法，其特征在于，所述试验变压器与被测变压器(3)均采用三相电力变压器；所述交流电压源采用工频发电机(1)；所述直流电流源(6)的输出范围为0-50A。

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