CN104833928A - 一种大型电力变压器剩磁检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型电力变压器剩磁检测方法，使用了变压器正反向充电电流的曲线的比较来检测剩磁的方法，判断是否具有剩磁，且充电电流100毫安左右时将对无剩磁的变压器不会产生较大影响，正反充电测试后，较形象的表征剩磁影响的电流波形，能够较直观的表征是否具有剩磁，实现了本申请的变压器剩磁检测方法通用性较好，检测准确率和效果较好，且能进行消磁的技术效果。

Description

一种大型电力变压器剩磁检测方法

技术领域

本发明涉及变压器安全设计研究领域，尤其涉及一种大型电力变压器剩磁检测方法。

背景技术

剩磁：在磁性材料行业定义：永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后所保留的表面场Br, 称为剩余磁感感应强度。简称剩磁，用Br表示，单位为mT(KG)毫特斯拉。KG为电磁单位制，读为千高斯。换算关系1T=10000GS。

磁滞回线：在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。

大型电力变压器是组成电网的重要部分，在电网的安全运行中具有极其重要的作用，对电力变压器直流电阻测量等操作后会在铁芯中残留剩磁。当变压器投入运行时，变压器震动声响明显增大，铁芯剩磁使是铁芯半周饱和，在励磁电流中产生大量偶次谐波，零序电流也会增大数倍。这不仅增加了变压器的无功损耗，还可能引起变压器的保护装置动作，造成合闸失败；变压器的震动声音增大，会使变压器的结构件产生影响，缩短变压器的大修周期；零序电流增大甚至会影响附近的正常运行的变压器跳闸，威胁电网运行安全。

基于上述原因，变压器试验后或投运前对大型电力变压器的剩磁检测并采取有效措施消除是十分必要的。

随着电力变压器的容量越来越大，电压等级越来越高，送电距离也越来越远。变压器剩磁的影响问题也被国家电网逐渐重视起来。西北生技（2011）220号（关于下发《防止大型变压器剩磁影响的措施（试行）》的通知）明确要求——750KV主变压器交接试验及状态检修例行试验中直流电阻测试后消除铁芯剩磁。随后各省也逐步对剩磁的影响更加重视。

目前国内已经有变压器消磁的设备仪器，对变压器消磁后的剩磁情况检测也提出一些方法：

第一种：在电压上升和下降过程中，同一电压下的励磁电流相同。

第二种：励磁电流的波形上下对称，无偶次谐波分量。

第三种：比较消磁前后的励磁电流值。

上述的前两种方法需要的交流电压很高的情况下才能完全起到上述的效果，如果采用低电压（小与额定电压的1%）时，则通过测量励磁电流的波形，不能反映出是否具有剩磁。通过测量电压上升和下降的电流曲线，不能重复反映一个变压器的剩磁情况。

通过比较消磁前后的励磁电流值的方法，如果变压器具有较大剩磁，比较消磁前后的励磁电流值，如果同一电压下的电流值减小了，只能说明消磁过程起了作用，并不能说明起了多大作用，是不是同一电压下的励磁电流会更小。如果变压器没有剩磁，消磁后的励磁电流还有可能增大，使得消磁效果无法判断了。

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的变压器剩磁检测方法存在只能在某种特定的情况下才能进行检测，通用性较差，检测准确率和效果较差，且不能进行消磁的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种大型电力变压器剩磁检测方法，解决了现有的变压器剩磁检测方法存在只能在某种特定的情况下才能进行检测，通用性较差，检测准确率和效果较差，且不能进行消磁的技术问题，实现了本申请的变压器剩磁检测方法通用性较好，检测准确率和效果较好，且能进行消磁的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种变压器剩磁检测方法，所述方法包括：

步骤1：在变压器的中性点和高压侧两端加入第一正直流电压，利用高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第一预设值时，停止加电，记录加压时间T1，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；

步骤2：在所述中性点和所述高压侧两端加入第一负直流电压，其中，所述第一正直流电压和所述第一负直流电压的数值大小相等，利用所述高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第二预设值时，停止加电，记录加压时间T2，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；

步骤3：基于所述电流波形和加压时间进行比较，判断出所述变压器是否具有剩磁，所述变压器为单相变压器或三相分体变压器或三相一体变压器中的一相。

进一步的，所述三相大型电力变压器能够看做三个大型单相变压器，重复上述步骤1-步骤3，判断是否具有剩磁。

进一步的，所述基于所述电流波形和加压时间进行比较，判断出所述变压器是否具有剩磁具体为：

当所述变压器无剩磁时，具体为：记录步骤1中的加压时间T11和步骤2中的加压时间T21，当T11与T21之间的差值的绝对值位于第一预设范围时，则判断所述变压器无剩磁；

当所述变压器具有正向的剩磁时，记录步骤1中的加压时间T12和步骤2中的加压时间T22，当T22减去T12的差值位于第二预设范围时，则判断所述变压器具有正向的剩磁；

当所述变压器具有反向的剩磁时，记录步骤1中的加压时间T13和步骤2中的加压时间T23，当T13减去T23的差值位于第三预设范围时，则判断所述变压器具有反向的剩磁。

进一步的，所述第一正直流电压的电压值大小位于10V至100V之间。

进一步的，所述在变压器的中性点和高压侧两端加入第一正直流电压时具体为：所述中性点加负极，所述高压端加正极；所述在所述中性点和所述高压侧两端加入第一负直流电压具体为：所述中性点加正极，所述高压端加负极。

进一步的，所述第一预设值和所述第二预设值位于第一预设范围内，所述第一预设范围具体为大于等于50毫安且小于等于200毫安。

进一步的，基于本方法的检测过程生成电流曲线，基于所述电流曲线进行剩磁判断。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了将变压器剩磁检测方法设计为包括：步骤1：在变压器的中性点和高压侧两端加入第一正直流电压，利用高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第一预设值时，停止加电，记录加压时间T1，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；步骤2：在所述中性点和所述高压侧两端加入第一负直流电压，其中，所述第一正直流电压和所述第一负直流电压的数值大小相等，利用所述高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第二预设值时，停止加电，记录加压时间T2，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；步骤3：基于所述电流波形和加压时间进行比较，判断出所述变压器是否具有剩磁，所述变压器为单相变压器或三相分体变压器或三相一体变压器中的一相的技术方案，即采用直流电压的方法，检测变压器的剩磁，不论变压器是否有剩磁都可以检测出来，如果变压器有剩磁还能起到一定的直流消磁效果，反复检测还可以消除剩磁，使用了变压器正反向充电电流的曲线的比较来检测剩磁的方法，判断是否具有剩磁，且充电电流100毫安左右时将对无剩磁的变压器不会产生较大影响，正反充电测试后，较形象的表征剩磁影响的电流波形，能够较直观的表征是否具有剩磁，所以，有效解决了现有的变压器剩磁检测方法存在只能在某种特定的情况下才能进行检测，通用性较差，检测准确率和效果较差，且不能进行消磁的技术问题，进而实现了本申请的变压器剩磁检测方法通用性较好，检测准确率和效果较好，且能进行消磁的技术效果。

进一步的，由于采用AD7705BN芯片为核心的为A/D转换电路，实现对对正反向充电电流的快速采集，具体为达到每秒10次的转换速度，就可以清晰的表征正反向充电电流的曲线，所以，实现了本申请中的剩磁检测方法测试速度较快，节省时间的技术效果。

附图说明

图1是本申请实施例一中变压器剩磁检测方法的流程图；

图2是本申请实施例一中500KV及750KV单相变压器引线示意图；

图3是本申请实施例一中剩磁分析显示示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种大型电力变压器剩磁检测方法，解决了现有的变压器剩磁检测方法存在只能在某种特定的情况下才能进行检测，通用性较差，检测准确率和效果较差，且不能进行消磁的技术问题，实现了本申请的变压器剩磁检测方法通用性较好，检测准确率和效果较好，且能进行消磁的技术效果。

本申请实施中的技术方案为解决上述技术问题。总体思路如下：

采用了将变压器剩磁检测方法设计为包括：步骤1：在变压器的中性点和高压侧两端加入第一正直流电压，利用高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第一预设值时，停止加电，记录加压时间T1，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；步骤2：在所述中性点和所述高压侧两端加入第一负直流电压，其中，所述第一正直流电压和所述第一负直流电压的数值大小相等，利用所述高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第二预设值时，停止加电，记录加压时间T2，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；步骤3：基于所述电流波形和加压时间进行比较，判断出所述变压器是否具有剩磁，所述变压器为单相变压器或三相分体变压器或三相一体变压器中的一相的技术方案，即采用直流电压的方法，检测变压器的剩磁，不论变压器是否有剩磁都可以检测出来，如果变压器有剩磁还能起到一定的直流消磁效果，反复检测还可以消除剩磁，使用了变压器正反向充电电流的曲线的比较来检测剩磁的方法，判断是否具有剩磁，且充电电流100毫安左右时将对无剩磁的变压器不会产生较大影响，正反充电测试后，较形象的表征剩磁影响的电流波形，能够较直观的表征是否具有剩磁，所以，有效解决了现有的变压器剩磁检测方法存在只能在某种特定的情况下才能进行检测，通用性较差，检测准确率和效果较差，且不能进行消磁的技术问题，进而实现了本申请的变压器剩磁检测方法通用性较好，检测准确率和效果较好，且能进行消磁的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一：

在实施例一中，提供了一种大型电力变压器剩磁检测方法，请参考图1-图3，所述方法包括：

步骤1：在变压器的中性点和高压侧两端加入第一正直流电压，利用高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第一预设值时，停止加电，记录加压时间T1，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；

步骤2：在所述中性点和所述高压侧两端加入第一负直流电压，其中，所述第一正直流电压和所述第一负直流电压的数值大小相等，利用所述高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第二预设值时，停止加电，记录加压时间T2，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；

步骤3：基于所述电流波形和加压时间进行比较，判断出所述变压器是否具有剩磁，所述变压器为单相变压器或三相分体变压器或三相一体变压器中的一相。

其中，在本申请实施例中，所述三相大型电力变压器能够看做三个大型单相变压器，重复上述步骤1-步骤3，判断是否具有剩磁。

其中，在本申请实施例中，所述基于所述电流波形和加压时间进行比较，判断出所述变压器是否具有剩磁具体为：

当所述变压器无剩磁时，具体为：记录步骤1中的加压时间T11和步骤2中的加压时间T21，当T11与T21之间的差值的绝对值位于第一预设范围时，则判断所述变压器无剩磁；

当所述变压器具有正向的剩磁时，记录步骤1中的加压时间T12和步骤2中的加压时间T22，当T22减去T12的差值位于第二预设范围时，则判断所述变压器具有正向的剩磁；

当所述变压器具有反向的剩磁时，记录步骤1中的加压时间T13和步骤2中的加压时间T23，当T13减去T23的差值位于第三预设范围时，则判断所述变压器具有反向的剩磁。

其中，在本申请实施例中，所述第一正直流电压的电压值大小位于10V至100V之间。

其中，在本申请实施例中，所述在变压器的中性点和高压侧两端加入第一正直流电压时具体为：所述中性点加负极，所述高压端加正极；所述在所述中性点和所述高压侧两端加入第一负直流电压具体为：所述中性点加正极，所述高压端加负极。

其中，在本申请实施例中，所述第一预设范围具体为：T11和T21差值的绝对值小于（T21值的）5%，T11和T21的值很接近或相等，所述第二预设范围具体为T22和T12的差值大于（T22值）的5%，T22的值比T12的值大很多，所述第三预设范围具体为：T13和T23的差值大于（T23值）的5%，T13的值比T23的值大很多。

其中，在本申请实施例中，所述变压器具体为单相变压器或三相分体变压器或三相电力变压器。

其中，在本申请实施例中，所述第一预设值和所述第二预设值位于第一预设范围内，所述第一预设范围具体为大于等于50毫安且小于等于200毫安。可以上下浮动较小的范围如5-100毫安，本申请不做具体的限制。经反复试验验证，当大型电力变压器高压侧绕组充电到100毫安左右时，停止加电，对反向加电时的曲线影响小。

其中，在本申请实施例中，基于本方法的检测过程生成电流曲线，基于所述电流曲线进行剩磁判断。

其中，在本申请实施例中，由于采用AD7705BN芯片为核心的为A/D转换电路，实现对对正反向充电电流的快速采集，具体为达到每秒10次的转换速度，就可以清晰的表征正反向充电电流的曲线。

其中，在本申请实施例中，下面结合具体的例子对本申请中的技术方案进行介绍：

本申请中的技术方案可以划分为加电试验测试方法和表现形式两部分。

其中，加电试验测试方法：以大型单相变压器为例子，三相变压器可以看成三个单相变压器的组合。

第一步在中性点和高压侧两端加入一个正的直流电压（10至100V，中性点加负极，高压端加正极），然后用高速测试原件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到100（可以是另一值）毫安时，停止加电，记录下加压时间T1，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零。

第二步，在中性点和高压侧两端加入一个负的相同直流电压（10至100V，中性点加正极，高压端加负极），然后用高速测试原件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到100（可以是另一值）毫安时，停止加电，记录下加压时间T2，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零。

通过比较电流波形和加压时间，就可以判断出变压器是否具有剩磁，判断方法如下：

由于变压器的剩磁具有方向性，那么变压器的剩磁就可以分为三种情况来判断。

1)变压器无剩磁或很小的剩磁，此时可认为变压器没有方向性的剩磁，当第一步测试时，充电电流曲线由很小，慢慢增加，记录下加压时间T11。当第二步反向加电时，记录下加压时间T21。由于第一步加的电流较小，对第二步测量时的充电时间影响很小，所以T11和T21的值很接近或相等。可以判断变压器无剩磁。

2)变压器具有正向的剩磁（高压为正，低压为负），当第一步加入与剩磁方向相同的电压时，充电电流会上升较快，记录下加电时间T12会比无剩磁时的T11要小很多；当第二步测量时，由于加的电压与剩磁方向相反，故充电电流很上升较慢，记录下的加压时间T22就会比无剩磁时的T21的值大很多。因此T22的值会比T12的值大很多，由此可以判断此变压器具有与第一步加电方向同向的剩磁。由于T22的加电时与剩磁方向相反，加电时间较长，所以第二步加电时对此变压器具有一定的消磁作用。

3)变压器具有反向的剩磁（高压为负，低压为正），当第一步加入与剩磁方向相反的电压时，充电电流会上升较慢，记录下加电时间T13会比无剩磁时的T11要大很多；第一步加电时与剩磁方向相反，加电时间较长，对此变压器具有一定的消磁作用。

当第二步测量时，由于加的电压与剩磁方向相同，故充电电流很上升较快，记录下的加压时间T23就会比无剩磁时的T21的值大或接近。因此T13的值会比T23的值大很多，由此可以判断此变压器具有与第一步加电方向相反的剩磁。

由此就可以判断此单相电力变压器是否有剩磁。三相电力变压器重复三次即可。

本申请中的技术方案的还可以直观的看到整个测试过程电流曲线，并根据电流曲线参数做进一步计算。

图3为剩磁分析显示示意图，其中，本图形3将上述中第一步监测到的电流波形显示在图形的上半部，包括充电电流曲线和放电电流曲线。将上述第二部监测到的电流波形显示在图形的下半部。这样能够清楚的显示整个过程的对称性，如果没有剩磁，此图形会比较对称。反之则会明显不对称。

其中，在实际应用中，同样使用正反加直流的方法，增加或降低一些电流值，实现同样的目的，将剩磁分析的波形显示方式稍许变化，显示近似同样的波形。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

由于采用了将变压器剩磁检测方法设计为包括：步骤1：在变压器的中性点和高压侧两端加入第一正直流电压，利用高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第一预设值时，停止加电，记录加压时间T1，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；步骤2：在所述中性点和所述高压侧两端加入第一负直流电压，其中，所述第一正直流电压和所述第一负直流电压的数值大小相等，利用所述高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第二预设值时，停止加电，记录加压时间T2，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；步骤3：基于所述电流波形和加压时间进行比较，判断出所述变压器是否具有剩磁，所述变压器为单相变压器或三相分体变压器或三相一体变压器中的一相的技术方案，即采用直流电压的方法，检测变压器的剩磁，不论变压器是否有剩磁都可以检测出来，如果变压器有剩磁还能起到一定的直流消磁效果，反复检测还可以消除剩磁，使用了变压器正反向充电电流的曲线的比较来检测剩磁的方法，判断是否具有剩磁，且充电电流100毫安左右时将对无剩磁的变压器不会产生较大影响，正反充电测试后，较形象的表征剩磁影响的电流波形，能够较直观的表征是否具有剩磁，所以，有效解决了现有的变压器剩磁检测方法存在只能在某种特定的情况下才能进行检测，通用性较差，检测准确率和效果较差，且不能进行消磁的技术问题，进而实现了本申请的变压器剩磁检测方法通用性较好，检测准确率和效果较好，且能进行消磁的技术效果。

进一步的，由于采用AD7705BN芯片为核心的为A/D转换电路，实现对对正反向充电电流的快速采集，具体为达到每秒10次的转换速度，就可以清晰的表征正反向充电电流的曲线，所以，实现了本申请中的剩磁检测方法测试速度较快，节省时间的技术效果。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种大型电力变压器剩磁检测方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1：在变压器的中性点和高压侧两端加入第一正直流电压，利用高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第一预设值时，停止加电，记录加压时间T1，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；

步骤2：在所述中性点和所述高压侧两端加入第一负直流电压，其中，所述第一正直流电压和所述第一负直流电压的数值大小相等，利用所述高速测试元件，测试直流电流的充电上升波形，当电流达到第二预设值时，停止加电，记录加压时间T2，并接入放电回路，并继续监测放电的电流波形，直至放电电流为零；

步骤3：基于所述电流波形和加压时间进行比较，判断出所述变压器是否具有剩磁，所述变压器为单相变压器或三相分体变压器或三相一体变压器中的一相。

2.根据权利要求1所述的方法，所述三相大型电力变压器能够看做三个大型单相变压器，重复上述步骤1-步骤3，判断是否具有剩磁。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述电流波形和加压时间进行比较，判断出所述变压器是否具有剩磁具体为：

当所述变压器无剩磁时，具体为：记录步骤1中的加压时间T11和步骤2中的加压时间T21，当T11与T21之间的差值的绝对值位于第一预设范围时，则判断所述变压器无剩磁；

当所述变压器具有正向的剩磁时，记录步骤1中的加压时间T12和步骤2中的加压时间T22，当T22减去T12的差值位于第二预设范围时，则判断所述变压器具有正向的剩磁；

当所述变压器具有反向的剩磁时，记录步骤1中的加压时间T13和步骤2中的加压时间T23，当T13减去T23的差值位于第三预设范围时，则判断所述变压器具有反向的剩磁。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一正直流电压的电压值大小位于10V至100V之间。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在变压器的中性点和高压侧两端加入第一正直流电压时具体为：所述中性点加负极，所述高压端加正极；所述在所述中性点和所述高压侧两端加入第一负直流电压具体为：所述中性点加正极，所述高压端加负极。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一预设值和所述第二预设值位于第一预设范围内，所述第一预设范围具体为大于等于50毫安且小于等于200毫安。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于本方法的检测过程生成电流曲线，基于所述电流曲线进行剩磁判断。