CN104749504B - 负载条件下牵引变压器频域介电响应的实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载条件下牵引变压器频域介电响应的实验方法。实验系统包括介电响应测试仪(1)、计算机(2)、第一可调直流电源(3)、可调交流电源(13)、第二可调直流电源(14)与实验变压器(22)。实验步骤包括：第一步，实验系统接线连接；第二步，加载额定空载损耗；第三步，加载额定负载损耗；第四步，加载瞬态负载损耗；第五步，频域介电响应测试。本发明方法研究负载条件下牵引变压器频域介电响应，能够为研究负载条件下牵引变压器频域介电响应提供可靠地实验基础平台，能够促进牵引变压器介电响应测试技术的研究发展。

Description

负载条件下牵引变压器频域介电响应的实验方法

技术领域

本发明属于变压器研究实验领域，具体涉及一种研究负载条件下牵引变压器频域介电响应的实验方法。

背景技术

近年来我国高速铁路迅速发展，截止2014年10月，中国高铁总里程达到12000公里，“四纵”干线基本成型，中国高速铁路运营里程约占世界高铁运营里程的50％，稳居世界高铁里程榜首。在高速铁路迅速发展的同时，数量庞大的传统牵引变压器产生了极大的电能损耗，根据国家节能减排“十二五”规划，研究与推广节能变压器是重点发展方向。节能型牵引变压器的安全运行很大程度上取决于其绝缘状态，因此节能型牵引变压器的绝缘状态检测技术是节能型牵引变压器研究的重点之一。频域介电响应测试法研究始于上世纪90年代，作为一种变压器绝缘状态的无损诊断手段，它具有抗干扰能力强、携带信息丰富等特点，一直受到国内外相关研究人员的广泛关注。

目前，节能型牵引变压器频域介电响应测试技术现场测试为投运变压器的离线无负载状态下绝缘状态测试，因为频域介电响应测试需变压器离线后温度降至相对稳定时才可测试，并且测试过程本身耗时也较长，所以现场测试实施起来局限条件较多。而实验室内变压器频域介电响应测试技术的研究主要为油纸绝缘样品的测试，没有研究负载条件下节能型牵引变压器频域介电响应的实验方法。以上所述问题严重局限了节能型牵引变压器介电响应研究的发展，因此急需一种研究负载条件下牵引变压器频域介电响应的实验方法。

发明内容

针对背景技术中所述的牵引变压器介电响应测试技术的研究发展遇到的局限问题，本发明提出了一种研究负载条件下牵引变压器频域介电响应的实验方法。

本发明的目的是通过如下的手段实现的。

研究负载条件下牵引变压器频域介电响应的实验方法，包括实验系统和实验步骤，其特征在于，实验系统包括介电响应测试仪1、计算机2、第一可调直流电源3、可调交流电源13、第二可调直流电源14与实验变压器22；

实验变压器22中铁芯部分为电阻值为220Ω的中心电阻丝23缠绕在U型绝缘杆24上，利用可调交流电源13加热中心电阻丝23，使中心电热丝23发热功率等于变压器铁心空载损耗，以模拟实际工况中变压器铁芯空载损耗；

实验变压器22中高压绕组10由电阻值为75Ω的电阻丝制成，用第一可调直流电源3给高压绕组10供电，使高压绕组10发热功率等于额定负载下损耗，以模拟实际工况中高压绕组额定负载下损耗；

实验变压器22中低压绕组25由电阻值为58Ω的电阻丝制成，用第二可调直流电源14给低压绕组25供电，使低压绕组25发热功率等于额定负载下损耗，以模拟实际工况中低压绕组额定负载下损耗；

高压绕组10通过第一可调直流电源3通电产热电路、低压绕组25通过第二可调直流电压14通电产热电路与频域介电响应测试电路无电气耦合；

按以下步骤完成实验：

第一步，实验系统接线连接；第二步，加载额定空载损耗；第三步，加载额定负载损耗；第四步，加载瞬态负载损耗；第五步，频域介电响应测试。

在实际使用中，第一可调直流电源3和第二可调直流电源14电压输出范围为0-400V，电流输出范围为0-5A，电压调整率≤2％，负载调整率≤1％，总波纹电压≤1％。可调交流电源13电压输出范围为0-250V。

本发明作为一种研究负载条件下牵引变压器频域介电响应的实验方法，克服了现有技术的不足，能够为研究负载条件下牵引变压器频域介电响应提供可靠地实验基础平台，促进了牵引变压器介电响应测试技术的研究发展。

附图说明

图1为本发明装置示意图。

图2为本发明实验用变压器示意图。

图3为本发明实验步骤流程图。

图4为本发明示例测得的模拟负载条件下牵引变压器频域介电响应介电谱。其中，(a)为复电容实部图；(b)为复电容虚部图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明系统包括：介电响应测试仪1、计算机2、第一可调直流电源3、可调交流电源13、第二可调直流电源14与实验变压器22。

图2所示为本发明实验用变压器示意图。如图所示，本发明实验用变压器22主要由低压绕组进线端19、低压绕组出线端20、高压绕组进线端6、高压绕组出线端7、中心电阻丝23、中心电阻丝进线端8、中心电阻丝出线端9、U型绝缘杆24、高压绕组10、低压绕组25组成。实验变压器22的铁心由中心电阻丝23和U型绝缘杆24组合等效而成，电阻值为220Ω的中心电阻丝23缠绕在U型绝缘杆24上，高压绕组10为电阻值为75Ω的电阻丝制成，低压绕组25为电阻值为58Ω的电阻丝制成，

图3所示为本发明实验步骤流程图。如图所示，结合图1本发明实验步骤为：

第一步：实验系统接线连接，计算机2与介电响应测试仪1由数据线连接，介电响应测试仪电压输出端口11与高压绕组进线端6由接线电缆连接，介电响应测试仪输入端口12与低压绕组进线端19由接线电缆连接，第一可调直流电源输出端口4与高压绕组进线端6由接线电缆连接，第一可调直流电源输入端口5与高压绕组出线端7由接线电缆连接，第二可调直流电源输出端口16与低压绕组进线端19由接线电缆连接，第二可调直流电源输入端口15与低压绕组出线端20由接线电缆连接，可调交流电源出线端口18与中心电阻丝进线端8由接线电缆连接，可调交流电源进线端口17与中心电阻丝出线端9由接线电缆连接；

第二步：加载额定空载损耗，按下可调交流电源13工作键，用可调交流电源13给中心电阻丝23供电，使中心电热丝23发热功率等于变压器铁心空载损耗；

第三步：加载额定负载损耗，按下第一可调直流电源3工作键与第二可调直流电源14工作键，用第一可调直流电源3给高压绕组10供电，用第二可调直流电源14给低压绕组25供电，使得高压绕组10和低压绕组25的发热功率等于额定状态下的负载损耗；

第四步：加载瞬态负载损耗，待变压器内部温度稳定后，根据牵引变压器的实际负荷曲线调节第一可调直流电源3与第二可调直流电源14的输出功率模拟牵引变压器实际负载变化；

第五步：介电响应测试，通过计算机2控制介电响应测试仪1工作，对实验变压器22进行负载条件下的介电响应测试。

实施例

牵引负荷具有冲击性、不平衡性和非线性的特点，在实施例中，图4为本发明示例测得的模拟负载条件下牵引变压器频域介电响应介电谱。利用本发明所述实验方法(实验系统与实验步骤)进行负载条件下牵引变压器频域介电响应测试实验，牵引负荷具有冲击性、不平衡性和非线性的特点，在实施例中，对高压绕组和低压绕组施加两倍额定损耗的负载损耗，对测得负载条件下技能型牵引变压器频域介电响应介电谱。

Claims (2)

1.负载条件下牵引变压器频域介电响应的实验方法，其特征在于，实验系统包括介电响应测试仪（1）、计算机（2）、第一可调直流电源（3）、可调交流电源（13）、第二可调直流电源（14）与实验变压器（22）；

实验变压器（22）中铁芯部分为电阻值为220的中心电阻丝（23）缠绕在U型绝缘杆（24）上，利用可调交流电源（13）加热中心电阻丝（23），使中心电热丝（23）发热功率等于变压器铁心空载损耗，以模拟实际工况中变压器铁芯空载损耗；

实验变压器（22）中高压绕组（10）由电阻值为75的电阻丝制成，用第一可调直流电源（3）给高压绕组（10）供电，使高压绕组（10）发热功率等于额定负载下损耗，以模拟实际工况中高压绕组额定负载下损耗；

实验变压器（22）中低压绕组（25）由电阻值为58的电阻丝制成，用第二可调直流电源（14）给低压绕组（25）供电，使低压绕组（25）发热功率等于额定负载下损耗，以模拟实际工况中低压绕组额定负载下损耗；

高压绕组（10）通过第一可调直流电源（3）通电产热电路、低压绕组（25）通过第二可调直流电源（14）通电产热电路与频域介电响应测试电路无电气耦合；

按以下步骤完成实验：

第一步，实验系统接线连接；第二步，加载额定空载损耗；第三步，加载额定负载损耗；第四步，加载瞬态负载损耗；第五步，频域介电响应测试。

2.根据权利要求1所述的负载条件下牵引变压器频域介电响应的实验方法，其特征在于：通过调节第一可调直流电源（3）与第二可调直流电源（14）的输出功率能够模拟牵引变压器实际负载变化。