CN103913710A - 一种变压器铁芯剩余磁感应强度的测量方法 - Google Patents

Abstract

一种变压器铁芯剩余磁感应强度的测量方法，包括如下步骤：第一步，获得变压器铁芯的初始磁化曲线；第二步，测量变压器的直流电阻，分别测量高压与低压的直流电阻；第三步，测量被试变压器的某一电压下励磁电流，根据励磁电流确定折算出铁芯磁场强度H，通过查找初始磁化曲线得到此时铁芯磁感应强度B；第四步，根据外施电压有效值，计算出此时交变的磁感应强度B₁的大小，利用初始磁化曲线得到的磁感应强度B减去交变的磁感应强度B₁，即得到此时铁芯的剩磁量Br。该方法解决了变压器铁芯剩余磁感应强度不可测的问题，利用数学方法确定铁芯剩余磁感应强度，可以广泛应用于去磁设备去磁后其去磁效果检验，对变压器安全稳定运行具有十分重要的意义。

Description

一种变压器铁芯剩余磁感应强度的测量方法

技术领域

本发明涉及一种变压器铁芯剩余磁感应强度的测量方法，适用于电网中在变压器检修后，空投前其剩余磁感应强度量的检测，属于变电设备的运行维护领域。

背景技术

随着我国工业经济的快速发展，对电力需求高速增长，电力可靠供应的要求也日益增加。电力变压器是组成电网的重要元件之一，在电网的安全可靠供电有极其重要的作用。然而，近年来国内外发生多起空投变压器导致变压器跳闸及色谱出现异常的案例，影响电网供电的可靠性，导致巨大的经济损失和不良的社会效益。

磁滞现象是在铁磁性材料中是被广泛认知的。当外加磁场施加于铁磁性物质时，其原子的偶极子按照外加场自行排列。即使当外加场被撤离，部分排列仍保持，即如果此时磁场线性降低到0场强时，此时磁感应强度B不会降至0，此时B值成为剩磁。

变压器的铁磁材料的磁化曲线和磁滞回线是该材料的重要特性，变压器的铁芯剩余磁感应强度，对变压器有多方面的影响，当变压器投人运行时铁芯剩余磁感应强度使变压器铁芯饱和，在励磁电流中产生大量谐波，这不仅增加了变压器的无功消耗，而且可能引起继电保护装置误动作，在国内外均发生过多次因变压器剩磁导致主变跳闸的案例。另外，铁芯的高度饱和使漏磁增加，引起金属结构件和油箱过热，局部过热将使绝缘纸老化并使变压器油分解，影响变压器的寿命。近几年，国内外发生了多起空投变压器发生跳闸及色谱数据异常的情况，原因为铁芯剩磁所导致。因此，变压器铁芯剩磁问题已经引起国内外的重视。

国内外使用消磁的方法有直流和交流两种方法，资料显示，无论采用何种退磁方法，均不能保证一次退磁就可以完全消除变压器铁芯的剩磁，所以工程应用中需要对各种退磁效果进行验证，但是目前缺乏有效手段对变压器去磁效果进行检验，即对变压器铁芯退磁后，无法确定其铁芯剩余磁感应强度量，因此寻找一种变压器铁芯剩余磁感应强度的测量方法，达到考核消磁效果，进而保证变压器的安全稳定运行显得非常有必要。

发明内容

本发明主要是针对变压器铁芯剩余磁感应强度测量困难的问题，提出了一种铁芯剩余磁感应强度的测量方法，该方法可以测量变压器检修前后，其铁芯的剩余磁感应强度，同时也检验利用退磁设备对变压器进行退磁后，其退磁效果是否达到退磁要求，从而避免空投变压器时，对设备产生的损害。

本发明主体思想是在变压器首先获得变压器的初始磁化曲线，然后根据直阻测试后得到的某一电压下的励磁电流值，确定铁芯的磁场强度，根据初始磁化曲线，获得主变的磁感应强度B；根据励磁电压值，确定铁芯的交变磁感应强度B₁，两者之差来确定铁芯剩磁Br。

本发明技术方案是：

一种变压器铁芯剩余磁感应强度的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：

第一步，获得变压器铁芯的初始磁化曲线，该曲线可在铁芯生产厂家或变压器制造厂家获得；

第二步，测量变压器的直流电阻，分别测量高压与低压的直流电阻；

第三步，测量被试变压器的某一电压下励磁电流，根据励磁电流确定折算出铁芯磁场强度H，通过查找初始磁化曲线得到此时铁芯磁感应强度B；

第四步，根据外施电压有效值，计算出此时交变的磁感应强度B₁的大小，利用初始磁化曲线得到的磁感应强度B减去交变的磁感应强度B₁，即得到此时铁芯的剩磁量Br。

所述的第三步确定铁芯总的磁感应强度B的方法是：

在通入励磁电流I₁正弦量的情况下，磁场强度H₁的计算公式如下：

H₁l_m=N₁I₁            (1)

I₁是可测量，N₁，I_m是变压器设计时的确定量，所以根据I₁计算出此时的磁场强度H₁；此时根据第一步确定的变压器铁芯的初始磁化曲线，获得此时铁芯的总的磁感应强度B。

所述的第四步确定推算交变的磁感应强度B₁值的方法是：设此时铁芯总磁通为Φ₁：

Φ₁=B₁Ssinωt+BrS            (2)

U₁≈-N₁(dΦ₁sinωt)/dt=-N₁(d（B₁Ssinωt+BrS）)/dt=-ωN₁B₁Scosωt     (3)

写成有效值形式：

U₁=4.44fN₁B₁S          (4)

因此可以通过式（4）求出交变的磁场强度B₁，N₁和S是设计时的确定量，所以B₁可求；求此时，根据第三步中确定的B，减去交变的磁场强度B₁便可得到铁芯的剩磁量Br。

本发明的有益效果是，解决了变压器铁芯剩余磁感应强度不可测的问题，利用数学方法确定铁芯剩余磁感应强度，可以广泛应用于去磁设备去磁后其去磁效果检验，对变压器安全稳定运行具有十分重要的意义。

附图说明

图1为本发明的测量原理图；

图2为本发明的所述方法的流程图。

图中标号为：1.交流电流源；2.示波器；3.电流探头；4.电压探头；5.变压器。

具体实施方式

本发明要解决的问题是通过如下技术方案来实现的。

本发明的实施步骤如下：

第一步，获得变压器铁芯的初始磁化曲线，该曲线可在铁芯生产厂家或变压器制造厂家获得；

第二步，测量变压器的直流电阻，分别测量高压与低压的直流电阻；

第三步，测量被试变压器的某一电压下励磁电流，根据励磁电流确定折算出铁芯磁场强度H，通过查找初始磁化曲线得到此时铁芯磁感应强度B；

第四步，根据外施电压有效值，计算出此时交变的磁感应强度B₁的大小，利用初始磁化曲线得到的磁感应强度B减去交变的磁感应强度B₁，即得到此时铁芯的剩磁量Br。

所述的第三步确定铁芯总的磁感应强度B的方法是：

在通入励磁电流I₁正弦量的情况下，磁场强度H₁的计算公式如下：

H₁l_m=N₁I₁             (1)

I₁是可测量，N₁，I_m是变压器设计时的确定量，所以根据I₁计算出此时的磁场强度H₁；

此时根据第一步确定的变压器铁芯的初始磁化曲线，获得此时铁芯的总的磁感应强度B。

所述的第四步确定推算交变的磁感应强度B₁值的方法是：设此时铁芯总磁通为Φ₁：

Φ₁=B₁Ssinωt+BrS             (2)

U₁≈-N₁(dΦ₁sinωt)/dt=-N₁(d（B₁Ssinωt+BrS）)/dt=-ωN₁B₁Scosωt     (3)

写成有效值形式：

U₁=4.44fN₁B₁S           (4)

因此可以通过式（4）求出交变的磁场强度B₁，N₁和S是设计时的确定量，所以B₁可求；求此时，根据第三步中确定的B，减去交变的磁场强度B₁便可得到铁芯的剩磁量Br。

如图1所示，在变压器的一次绕组通入一个交流电压源，同时在回路中安装电流探头，在一次绕组两端安装电压探头，通过探头将电流电压信号接入示波器，以此来测量一次绕组中的电流电压波形。

该方法的流程图如图2所示，首先根据被试变压器的情况，在变压器低压侧施加电压源，将电压升至一值，测量该点的电流值；通过计算，并和初始铁芯的初始磁化曲线比较，得到铁芯的剩磁量Br。

Claims (3)

1.一种变压器铁芯剩余磁感应强度的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：

第一步，获得变压器铁芯的初始磁化曲线；

第二步，测量变压器的直流电阻，分别测量高压与低压的直流电阻；

第三步，测量被试变压器的某一电压下励磁电流，根据励磁电流确定折算出铁芯磁场强度H，通过查找初始磁化曲线得到此时铁芯磁感应强度B；

第四步，根据外施电压有效值，计算出此时交变的磁感应强度B₁的大小，利用初始磁化曲线得到的磁感应强度B减去交变的磁感应强度B₁，即得到此时铁芯的剩磁量Br。

2.根据权利要求1所述的一种变压器铁芯剩余磁感应强度的测量方法，其特征在于，所述的第三步确定铁芯总的磁感应强度B的方法是：

在通入励磁电流I1正弦量的情况下，磁场强度H₁的计算公式如下：

H₁l_m=N₁I₁           (1)I₁是可测量，N₁，I_m是变压器设计时的确定量，所以根据I₁计算出此时的磁场强度H₁；

此时根据第一步确定的变压器铁芯的初始磁化曲线，获得此时铁芯的总的磁感应强度B。

3.根据权利要求1所述的一种变压器铁芯剩余磁感应强度的测量方法，其特征在于，所述的第四步确定推算交变的磁感应强度B₁值的方法是：设此时铁芯总磁通为Φ₁：

Φ₁=B₁Ssinωt+BrS      (2)

U₁≈-N₁(dΦ₁sinωt)/dt=-N₁(d（B₁Ssinωt+BrS）)/dt=-ωN₁B₁Scosωt     (3)

写成有效值形式：

U₁=4.44fN₁B₁S            (4)

因此通过式（4）求出交变的磁场强度B₁，N₁和S是设计时的确定量，所以B₁可求；此时，根据第三步中确定的B，减去交变的磁场强度B₁便能够得到铁芯的剩磁量Br。