CN105891745B - 一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统及方法，该系统包括待测励磁铁芯、安装在待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；方法包括判断待测励磁铁芯的磁性能检测类型；检测待测励磁铁芯在不同条件下的各项磁性能与其他检测项的关系；出具检测报告。本发明提出的系统及方法低成本、布置灵活、结构及实现过程简单；有效且准确地实现了对工程用大型电力变压器铁芯的谐波励磁条件、直流偏磁运行条件、铁芯压应力条件的模拟；为评估工程应用大型电力变压器整机不同运行工况下的空载励磁性能提供了可靠且准确的依据。
Description
技术领域
本发明涉及一种变压器用硅钢片铁芯磁性能检测技术，具体涉及一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统及方法。
背景技术
为测试变压器用硅钢片小试样下的磁性能，GB/T 3655-2008《用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》(等同采用IEC 60404-2:1996)中规定了由4组硅钢片样片(长度280～300mm，宽度30mm)组成的25cm爱泼斯坦方圈下进行比总损耗和磁极化强度的交流和直流测量系统和方法。GB/T 13789-2008《用单片测试仪测量电工钢片(带)磁性能的方法》(等同采用IEC 60404-3:2002)规定了500mm长单片组成的线圈下比总损耗和磁极化强度的测量系统和方法。为进一步评估变压器用硅钢片的应用性能，日本新日铁公司设计了能模拟并测试硅钢片加工尺寸和几何特性偏差对磁性能影响的测试平台，国内宝钢和武钢公司建立了磁致伸缩特性测试平台和硅钢片温度稳定性测试平台，能在一定程度上测试硅钢片单片磁致伸缩率和不同温度下磁性能稳定性，大型电力变压器厂则采用两台相同的实际变压器进行直流偏磁下变压器空载性能的测试。
目前国内外标准规定的取向硅钢片磁特性测试系统和测试方法，以及国内外硅钢片制造商制定的硅钢片应用性能的测试平台及测试方法，在检测和评估变压器用取向硅钢片磁性能具有两点局限性：
1)采用的是标准小试样，绕组中励磁硅钢片样品的布置形式与工程应用中的变压器相差甚远，测量结果不能准确评估变压器的空载损耗和空载电流；
2)没有建立等效的变压器铁芯励磁模型，且能综合考虑变压器运行中直流偏磁效应、电流谐波、及铁芯压力条件时各项磁性能的测试平台。而大型电力变压器厂采用两台相同的实际变压器进行的直流偏磁下空载励磁性能的测试方法，受场地和设备限制，检测成本高、测试时间长，且不能模拟除直流偏磁外的其它变压器运行条件。
随着大型电力变压器设计和制造技术的发展，为准确设计和计算变压器的空载损耗、空载励磁电流，对变压器铁芯在谐波电流下、直流偏磁等运行工况下励磁稳定进行评估，需要提供一种低成本且能模拟大型电力变压器铁芯及综合运行工况的空载励磁特性检测系统。
发明内容
有鉴于此，本发明提供的一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统及方法，该系统及方法低成本、布置灵活、结构及实现过程简单；有效且准确地实现了对工程用大型电力变压器铁芯的谐波励磁条件、直流偏磁运行条件、铁芯压应力条件的模拟；为评估工程应用大型电力变压器整机不同运行工况下的空载励磁性能提供了可靠且准确的依据。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统，所述系统包括待测励磁铁芯、安装在所述待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；
所述待测励磁铁芯与所述电力变压器用硅钢片铁芯的结构、磁通密度及绕组布置形式均相同、且所述待测励磁铁芯的尺寸及绕组端电压成比例且小于所述电力变压器用硅钢片铁芯的尺寸及绕组端电压；
所述变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元与所述测励磁铁芯的低压侧依次连接；
所述直流电流偏置单元的高压侧与所述测励磁铁芯的高压侧连接、且所述直流电流偏置单元的低压侧与所述变频励磁电源单元连接。
优选的，所述待测励磁铁芯包括竖直且平行设置的2个主柱、设置在2个所述主柱四周的矩形固定框架、分别缠设在2个所述主柱上的中高压绕组及低压绕组的绕组线圈；
所述矩形固定框架包括同轴设在所述主柱两侧的2条旁轭、连接2条旁轭且垂直于所述主柱的上铁轭及下铁轭；
所述低压绕组的两端用所述铁芯磁性能测量单元、与所述变频励磁电源单元的输出端连接构成所述待测励磁铁芯的励磁和磁性能测量回路；
所述中高压绕组包括相互连接的高压绕组及中压绕组，且所述中高压绕组的两端连接所述直流电流偏置单元的输出端、构成所述待测励磁铁芯的直流电流偏置回路。
优选的，所述压应力加载及测量模块包括2个压应力加载及测量单元，且2个压应力加载及测量单元分别设置在所述上铁轭及下铁轭上；
所述压应力加载及测量单元包括平行设置的2组加载及测量板组件、用于连接2组所述加载及测量板组件且分别设置在所述加载及测量板组件四角处的4根滑动支撑杆、及设置在所述加载及测量板组件外侧用于固定所述滑动支撑杆且设有压紧弹簧的力矩螺母；
每组所述加载及测量板组件均包括设置在内侧的压应力传输板及设置在外侧的压应力承载板、及夹设在每组所述压应力传输板及压应力承载板之间压力传感器；
所述滑动支撑杆及力矩螺母将所述加载及测量板组件固定在所述上铁轭或下铁轭上。
优选的，所述变频励磁电源单元为输电电压、输出电流和输出频率均可调的单相正弦波励磁电源；
所述变频励磁电源单元的输入端与380V三相电源连接；
所述变频励磁电源单元的输出端接入由所述待测励磁铁芯的低压侧和所述铁芯磁性能测量单元组成的铁芯励磁和磁性能测量回路上；
所述变频励磁电源单元的励磁电流为50Hz～2500Hz频率单相正弦波电流。
优选的，所述铁芯磁性能测量单元内置有谐波电压互感器、谐波分流器及电气量变化和测量组件；所述电气量变化和测量组件用于对电压、电流及相角进行测量。
优选的，所述直流电流偏置单元包括与所述待测励磁铁芯相同的辅助励磁铁芯、隔直电容、串联的直流恒压源及可调电阻；
所述辅助励磁铁芯的低压侧与所述变频励磁电源单元的输出端连接，组成所述辅助励磁铁芯的励磁回路；
所述辅助励磁铁芯的高压侧、所述隔直电容与串联的所述直流恒压源及可调电阻所在支路、及所述待测励磁铁芯的高压侧串联，组成直流电流大小可调的直流电流偏置回路。
一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测方法，所述方法用电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统实现，所述系统包括待测励磁铁芯、安装在所述待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；所述待测励磁铁芯与电力变压器用硅钢片铁芯的结构、磁通密度及绕组布置形式均相同、且所述待测励磁铁芯的尺寸及绕组端电压成比例小于所述电力变压器用硅钢片铁芯的尺寸及绕组端电压；所述变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元与所述测励磁铁芯的低压侧依次连接；所述直流电流偏置单元的高压侧与所述测励磁铁芯的高压侧连接、且所述直流电流偏置单元的低压侧与所述变频励磁电源单元连接；
所述方法包括如下步骤：
步骤1.判断所述待测励磁铁芯的磁性能检测类型；
若所述磁性能检测类型为励磁频率性能检测，则进入步骤2；
若所述磁性能检测类型为直流偏置电流性能检测，则进入步骤3；
若所述磁性能检测类型为压应力性能检测，则进入步骤4；
步骤2.检测所述待测励磁铁芯在相同压应力和相同直流偏置电流下的各项磁性能与励磁频率间的关系，进入步骤5；
步骤3.检测所述待测励磁铁芯在相同压应力和相同频率励磁电流下的各项磁性能与直流偏置电流间的关系，进入步骤5；
步骤4.检测所述待测励磁铁芯在相同直流偏置电流和相同频率励磁电流下的各项磁性能与压应力的关系，进入步骤5；
步骤5.汇总所述待测励磁铁芯的磁性能检测结果，出具所述电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测报告。
优选的，所述步骤2包括：
2-1.将所述压应力加载及测量模块施加的压应力和所述直流电流偏置单元输出的直流电流大小分别调节至规定值；
2-2.改变所述变频励磁电源单元施加在所述待测励磁铁芯的低压绕组回路上的励磁电流的频率和大小；
2-3.利用所述铁芯磁性能测量单元测量得到50Hz～2500Hz频率正弦波励磁下的所述待测励磁铁芯的空载励磁电流、空载损耗和空载励磁特性曲线。
优选的，所述步骤3包括：
3-1.将所述压应力加载及测量模块的施加压应力大小和所述变频励磁电源单元输出电流及频率分别调节至规定值；
3-2.改变所述直流电流偏置单元输出的直流电流大小，利用所述铁芯磁性能测量单元测量得到不同直流偏置电流下所述待测励磁铁芯的空载励磁电流、空载损耗和空载励磁特性曲线。
优选的，所述步骤4包括：
4-1.将所述直流电流偏置单元输出的直流电流大小和所述变频励磁电源单元输出电流频率分别调节至规定值；
4-2.改变所述压应力加载及测量模块施加的压应力大小；
4-3.利用所述铁芯磁性能测量单元测量得到不同压应力下所述待测励磁铁芯的空载励磁电流、空载损耗和空载励磁特性曲线。
从上述的技术方案可以看出，本发明提供了一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统及方法，该系统包括待测励磁铁芯、安装在待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；方法包括判断待测励磁铁芯的磁性能检测类型；检测待测励磁铁芯在不同条件下的各项磁性能与其他检测项的关系；出具检测报告。本发明提出的系统及方法低成本、布置灵活、结构及实现过程简单；有效且准确地实现了对工程用大型电力变压器铁芯的谐波励磁条件、直流偏磁运行条件、铁芯压应力条件的模拟；为评估工程应用大型电力变压器整机不同运行工况下的空载励磁性能提供了可靠且准确的依据。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：
1、本发明所提供的技术方案中，待测励磁铁芯与空载励磁性能待检测和评估工程用大型电力变压器具有相同铁芯结构形式、绕组布置方式、磁通密度相同，待测励磁铁芯的空载励磁性能测试结果及规律与待检测和评估的实际工程用大型电力变压器相近。
2、本发明所提供的技术方案，通过调节变频励磁电源单元、直流电流偏置单元、压应力加载及测量模块的输出，模拟工程用大型电力变压器铁芯的谐波励磁条件、直流偏磁运行条件、铁芯压应力条件。
3、本发明所提供的技术方案，待测励磁铁芯不同频率、不同压应力、不同直流偏磁条件下待测励磁铁芯的空载励磁电流、空载损耗和空载励磁特性曲线的测量方法和步骤简单、有效。
4、本发明所提供的技术方案，待测励磁铁芯压应力加载装置结构简单、压应力施加和测量方法可靠。
5、本发明所提供的技术方案，能评估不同硅钢片应用与大型电力变压器时，谐波、直流偏磁等复杂运行工况下的空载励磁稳定性和可靠性。
6、本发明提供的技术方案，应用广泛，具有显著的社会效益和经济效益。
附图说明
图1是本发明的一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统的连接示意图；
图2是本发明的系统中待测励磁铁芯的结构示意图；
图3是本发明的系统中压应力加载及测量模块与待测励磁铁芯的位置关系示意图；
图4是本发明的系统中压应力加载及测量模块的结构示意图；
图5是本发明的系统中直流电流偏置单元在系统中的结构示意图；
图6是本发明的一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测方法的流程图；
图7是本发明的方法中步骤2的流程示意图；
图8是本发明的方法中步骤3的流程示意图；
图9是本发明的方法中步骤4的流程示意图。
其中，1-待测励磁铁芯；2-变频励磁电源单元；3-直流电流偏置单元；4-压应力加载及测量模块；5-铁芯磁性能测量单元；6-辅助励磁铁芯；7-直流恒压源；8-可调电阻；9-隔直电容；10-待测励磁铁芯的低压绕组；11-待测励磁铁芯的高压绕组；12-待测励磁铁芯的中压绕组；13-辅助励磁铁芯的低压绕组；14-辅助励磁铁芯的高压绕组；15-辅助励磁铁芯的中压绕组；16-主柱；17-旁轭；18-上铁轭；19-下铁轭；20-绕组线圈；21-压应力传输板；22-压应力承载板；23-力矩螺母；24-滑动支撑杆；25-压力传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统，包括待测励磁铁芯1、安装在待测励磁铁芯1上的压应力加载及测量模块4、变频励磁电源单元2、铁芯磁性能测量单元5及直流电流偏置单元3；
待测励磁铁芯1与电力变压器用硅钢片铁芯的结构、磁通密度及绕组布置形式均相同、且待测励磁铁芯1的尺寸及绕组端电压成比例小于电力变压器用硅钢片铁芯的尺寸及绕组端电压；
变频励磁电源单元2、铁芯磁性能测量单元5与测励磁铁芯的低压侧依次连接；
直流电流偏置单元3的高压侧与测励磁铁芯的高压侧连接、且直流电流偏置单元3的低压侧与变频励磁电源单元2连接。
如图2所示，待测励磁铁芯1包括竖直且平行设置的2个主柱16、设置在2个主柱16四周的矩形固定框架、分别缠设在2个所述主柱16上的中高压绕组及低压绕组10的绕组线圈20；
矩形固定框架包括同轴设在主柱16两侧的2条旁轭17、连接2条旁轭17且垂直于主柱16的上铁轭18及下铁轭19；
低压绕组10的两端用铁芯磁性能测量单元5、与变频励磁电源单元2的输出端连接构成待测励磁铁芯1的励磁和磁性能测量回路；
中高压绕组包括相互连接的高压绕组11及中压绕组12，且中高压绕组的两端连接直流电流偏置单元3的输出端、构成待测励磁铁芯1的直流电流偏置回路。
如图3和4所示，压应力加载及测量模块4包括2个压应力加载及测量单元，且2个压应力加载及测量单元分别设置在上铁轭18及下铁轭19上；
压应力加载及测量单元包括平行设置的2组加载及测量板组件、用于连接2组加载及测量板组件且分别设置在加载及测量板组件四角处的4根滑动支撑杆24、及设置在加载及测量板组件外侧用于固定滑动支撑杆24且设有压紧弹簧的力矩螺母23；
每组加载及测量板组件均包括设置在内侧的压应力传输板21及设置在外侧的压应力承载板22、及夹设在每组压应力传输板21及压应力承载板22之间压力传感器25；
滑动支撑杆24及力矩螺母23将加载及测量板组件固定在上铁轭18或下铁轭19上。
其中，变频励磁电源单元2为输电电压、输出电流和输出频率均可调的单相正弦波励磁电源；
变频励磁电源单元2的输入端与380V三相电源连接；
变频励磁电源单元2的输出端接入由待测励磁铁芯1的低压侧和铁芯磁性能测量单元5组成的铁芯励磁和磁性能测量回路上；
变频励磁电源单元2的励磁电流为50Hz～2500Hz频率单相正弦波电流。
其中，铁芯磁性能测量单元5内置有谐波电压互感器、谐波分流器及电气量变化和测量组件；电气量变化和测量组件用于对电压、电流及相角进行测量。
如图5所示，直流电流偏置单元3包括与待测励磁铁芯1相同的辅助励磁铁芯6、隔直电容9、串联的直流恒压源7及可调电阻8；
辅助励磁铁芯6的低压侧与变频励磁电源单元2的输出端连接，组成辅助励磁铁芯6的励磁回路；
辅助励磁铁芯6的高压侧、隔直电容9与串联的直流恒压源7及可调电阻8所在支路、及待测励磁铁芯1的高压侧串联，组成直流电流大小可调的直流电流偏置回路；
辅助励磁铁芯6的高压侧包括相互连接的高压绕组14及中压绕组15；低压侧为低压绕组13。
如图6所示，本发明提供一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测方法，方法用电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统实现，系统包括待测励磁铁芯1、安装在待测励磁铁芯1上的压应力加载及测量模块4、变频励磁电源单元2、铁芯磁性能测量单元5及直流电流偏置单元3；待测励磁铁芯1与电力变压器用硅钢片铁芯的结构、磁通密度及绕组布置形式均相同、且待测励磁铁芯1的尺寸及绕组端电压成比例小于电力变压器用硅钢片铁芯的尺寸及绕组端电压；变频励磁电源单元2、铁芯磁性能测量单元5与测励磁铁芯的低压侧依次连接；直流电流偏置单元3的高压侧与测励磁铁芯的高压侧连接、且直流电流偏置单元3的低压侧与变频励磁电源单元2连接；
包括如下步骤：
步骤1.判断待测励磁铁芯1的磁性能检测类型；
若磁性能检测类型为励磁频率性能检测，则进入步骤2；
若磁性能检测类型为直流偏置电流性能检测，则进入步骤3；
若磁性能检测类型为压应力性能检测，则进入步骤4；
步骤2.检测待测励磁铁芯1在相同压应力和相同直流偏置电流下的各项磁性能与励磁频率间的关系，进入步骤5；
步骤3.检测待测励磁铁芯1在相同压应力和相同频率励磁电流下的各项磁性能与直流偏置电流间的关系，进入步骤5；
步骤4.检测待测励磁铁芯1在相同直流偏置电流和相同频率励磁电流下的各项磁性能与压应力的关系，进入步骤5；
步骤5.汇总待测励磁铁芯1的磁性能检测结果，出具电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测报告。
如图7所示，步骤2包括：
2-1.将压应力加载及测量模块4施加的压应力和直流电流偏置单元3输出的直流电流大小分别调节至规定值；
2-2.改变变频励磁电源单元2施加在待测励磁铁芯1的低压绕组回路上的励磁电流的频率和大小；
2-3.利用铁芯磁性能测量单元5测量得到50Hz～2500Hz频率正弦波励磁下的待测励磁铁芯1的空载励磁电流、空载损耗和空载励磁特性曲线。
如图8所示，步骤3包括：
3-1.将压应力加载及测量模块4的施加压应力大小和变频励磁电源单元2输出电流及频率分别调节至规定值；
3-2.改变直流电流偏置单元3输出的直流电流大小，利用铁芯磁性能测量单元5测量得到不同直流偏置电流下待测励磁铁芯1的空载励磁电流、空载损耗和空载励磁特性曲线。
如图9所示，步骤4包括：
4-1.将直流电流偏置单元3输出的直流电流大小和变频励磁电源单元2输出电流频率分别调节至规定值；
4-2.改变压应力加载及测量模块4施加的压应力大小；
4-3.利用铁芯磁性能测量单元5测量得到不同压应力下待测励磁铁芯1的空载励磁电流、空载损耗和空载励磁特性曲线。
本发明提供一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统的具体应用例，如下：
待测励磁铁芯1与工程应用中的1000kV特高压变压器铁芯具有相同的结构形式、绕组线圈20布置方式、铁芯工作磁通密度；与空载励磁性能待检测和评估的1000kV特高压变压器一样，选用0.27mm厚度规格的变压器用取向硅钢片叠装成单相双柱旁轭17式结构铁芯；待测励磁铁芯1包括两个主柱16、两个旁轭17、一个上铁轭18、一个下铁轭19、两组绕组线圈20，每组线圈从内至外为低压绕组10(a-x)、中压绕组12(Am-O)和高压绕组11(A-O)，两组线圈中的低压绕组10、中压绕组12和高压绕组11引出端子并联连接；高压绕组11(A-O)、中压绕组12(Am-O)和低压绕组10(a-x)电压比为3kV/1.5kV/0.314kV，与空载励磁性能待检测和评估的1000kV特高压变压器相比，额定电压缩小350倍；低压绕组10(a-x)在0.314kV额定励磁条件下通过两个主柱16中的最大磁通密度为1.7T。
待测励磁铁芯1的低压绕组10(a-x)两端通过铁芯磁性能测量单元5接入变频励磁电源单元2；待测励磁铁芯1的高压绕组11(A-O)两端与直流电流偏置单元3的直流电流输出端Idc-out相连。待测励磁铁芯1的上铁轭18和下铁轭19上安装两组压应力加载及测量模块4。
变频励磁电源单元2采用三相输入单相输出，输入电压为380V、50Hz，输出端为单相0～400V，单相输出为频率为50Hz～2500Hz的正弦波电流，各次谐波下输出电流均大于2A，50Hz～2500Hz正弦波电流作为励磁电流施加在待测励磁铁芯1的低压绕组(a-x)上。
铁芯磁性能测量单元5接入待测励磁铁芯1和变频励磁电源单元2组成的低压绕组10(a-x)励磁和磁性能测量回路中，测量待测励磁铁芯1的低压绕组10(a-x)两端的空载Ua-x、空载电流Ia-x、及电压和电流的相位角差Φ，利用公式P＝Ua-x*Ia-x*cosΦ可计算得到对应空载电流Ia-x下的空载损耗P。
待测励磁铁芯1的高压绕组11(A-O)中接入的直流电流偏置单元3包括辅助励磁铁芯6、直流恒压源7、可调电阻8和隔直电容9；辅助励磁铁芯6的高压绕组14(Aref-Oref)的Aref端子和待测励磁铁芯1的高压绕组11(A-O)的A端子直接相连；辅助励磁铁芯6的高压绕组14(Aref-Oref)的Oref端子和待测励磁铁芯1的高压绕组11(A-O)的O端子分别与直流恒压源7和可调电阻8构成的串联支路的两端相连；直流恒压源7和可调电阻8构成的串联支路两端并接搁置电容；辅助励磁铁芯6的低压绕组13(aref-xref)与变频励磁电源单元2的输出端直接相连。
待测励磁铁芯1的低压绕组10(a-x)两端和辅助励磁铁芯6的低压绕组13(aref-xref)两端均引入变频励磁电源单元2的输出端的正弦励磁电流，且待测励磁铁芯1和辅助励磁铁芯6铁芯结构和材质、绕组布置方式相同，同时励磁时待测励磁铁芯1的高压绕组11(A-O)上感应出的空载电位U(A-O)和辅助励磁铁芯6的高压绕组14(Aref-Oref)感应的空载电位U(Aref-Oref)基本相同；待测励磁铁芯1的高压绕组11(A-O)和辅助励磁铁芯6的高压绕组14(Aref-Oref)支路上通过的50Hz～2500Hz交流电流分量Iac＝(U(A-O)-U(Aref-Oref))/Rac接近于0，且通过搁直电容形成回路。
待测励磁铁芯1的高压绕组11(A-O)、辅助励磁铁芯6的高压绕组14(Aref-Oref)、直流恒压源7、可调电阻8组成的直流电流回路中施加直流偏置电流Idc的大小，可利用直流恒压源7的电压Udc、可调电阻8的阻值Rdc、待测励磁铁芯1的高压绕组11(A-O)直流电阻值RA-O、辅助励磁铁芯6的高压绕组14(Aref-Oref)的直流电阻值RAre-Oref采用公式Idc＝Udc/(Rdc+RA-O+RAre-Oref)计算得到，调节直流恒压源7的电压Udc和可调电阻8的阻值Rdc，可将可注入待测励磁铁芯1的高压绕组11(A-O)的直流电流设定值0A～10A。
待测励磁铁芯1的上铁轭18和下铁轭19上分别安装一组压应力加载及测量模块4；一组压应力加载及测量模块4包括两块铁芯压应力传输板21、两块压应力承载板22、四个带压紧弹簧的力矩螺母23、四个滑动支撑杆24、两个压力传感器25；两块压应力传输板21和两块压应力承载板22由四个滑动支撑杆24和四个带压紧弹簧的力矩螺母23分别固定在待测励磁铁芯1的上铁轭18或下铁轭19上；两个压力传感器25布置在两块压应力传输板21和两块压应力承载板22中间；施加在待测励磁铁芯1上铁轭18和下铁轭19上的压应力的大小可通过带压紧弹簧的力矩螺母23调节，静态下带压紧弹簧的力矩螺母23通过释放弹簧力可均匀稳定地对上铁轭18和下铁轭19施加0N～2000N的压应力，施加的压应力可采用压力传感器25进行测量。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统，其特征在于，所述系统包括待测励磁铁芯、安装在所述待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；
所述待测励磁铁芯与所述电力变压器用硅钢片铁芯的结构、磁通密度及绕组布置形式均相同、且所述待测励磁铁芯的尺寸及绕组端电压成比例且小于所述电力变压器用硅钢片铁芯的尺寸及绕组端电压；
所述变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元与所述测励磁铁芯的低压侧依次连接；
所述直流电流偏置单元的高压侧与所述测励磁铁芯的高压侧连接、且所述直流电流偏置单元的低压侧与所述变频励磁电源单元连接；
所述待测励磁铁芯包括竖直且平行设置的2个主柱、设置在2个所述主柱四周的矩形固定框架、分别缠设在2个所述主柱上的中高压绕组及低压绕组的绕组线圈；
所述矩形固定框架包括同轴设在所述主柱两侧的2条旁轭、连接2条旁轭且垂直于所述主柱的上铁轭及下铁轭；
所述低压绕组的两端用所述铁芯磁性能测量单元、与所述变频励磁电源单元的输出端连接构成所述待测励磁铁芯的励磁和磁性能测量回路；
所述中高压绕组包括相互连接的高压绕组及中压绕组，且所述中高压绕组的两端连接所述直流电流偏置单元的输出端、构成所述待测励磁铁芯的直流电流偏置回路；
所述压应力加载及测量模块包括2个压应力加载及测量单元，且2个压应力加载及测量单元分别设置在所述上铁轭及下铁轭上；
所述压应力加载及测量单元包括平行设置的2组加载及测量板组件、用于连接2组所述加载及测量板组件且分别设置在所述加载及测量板组件四角处的4根滑动支撑杆、及设置在所述加载及测量板组件外侧用于固定所述滑动支撑杆且设有压紧弹簧的力矩螺母；
每组所述加载及测量板组件均包括设置在内侧的压应力传输板及设置在外侧的压应力承载板、及夹设在每组所述压应力传输板及压应力承载板之间压力传感器；
所述滑动支撑杆及力矩螺母将所述加载及测量板组件固定在所述上铁轭或下铁轭上。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变频励磁电源单元为输电电压、输出电流和输出频率均可调的单相正弦波励磁电源；
所述变频励磁电源单元的输入端与380V三相电源连接；
所述变频励磁电源单元的输出端接入由所述待测励磁铁芯的低压侧和所述铁芯磁性能测量单元组成的铁芯励磁和磁性能测量回路上；
所述变频励磁电源单元的励磁电流为50Hz～2500Hz频率单相正弦波电流。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述铁芯磁性能测量单元内置有谐波电压互感器、谐波分流器及电气量变化和测量组件；所述电气量变化和测量组件用于对电压、电流及相角进行测量。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流电流偏置单元包括与所述待测励磁铁芯相同的辅助励磁铁芯、隔直电容、串联的直流恒压源及可调电阻；
所述辅助励磁铁芯的低压侧与所述变频励磁电源单元的输出端连接，组成所述辅助励磁铁芯的励磁回路；
所述辅助励磁铁芯的高压侧、所述隔直电容与串联的所述直流恒压源及可调电阻所在支路、及所述待测励磁铁芯的高压侧串联，组成直流电流大小可调的直流电流偏置回路。
5.一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测方法，其特征在于，所述方法用电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统实现，所述系统包括待测励磁铁芯、安装在所述待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；所述待测励磁铁芯与电力变压器用硅钢片铁芯的结构、磁通密度及绕组布置形式均相同、且所述待测励磁铁芯的尺寸及绕组端电压成比例小于所述电力变压器用硅钢片铁芯的尺寸及绕组端电压；所述变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元与所述测励磁铁芯的低压侧依次连接；所述直流电流偏置单元的高压侧与所述测励磁铁芯的高压侧连接、且所述直流电流偏置单元的低压侧与所述变频励磁电源单元连接；
所述方法包括如下步骤：
步骤1.判断所述待测励磁铁芯的磁性能检测类型；
若所述磁性能检测类型为励磁频率性能检测，则进入步骤2；
若所述磁性能检测类型为直流偏置电流性能检测，则进入步骤3；
若所述磁性能检测类型为压应力性能检测，则进入步骤4；
步骤2.检测所述待测励磁铁芯在相同压应力和相同直流偏置电流下的各项磁性能与励磁频率间的关系，进入步骤5；
步骤3.检测所述待测励磁铁芯在相同压应力和相同频率励磁电流下的各项磁性能与直流偏置电流间的关系，进入步骤5；
步骤4.检测所述待测励磁铁芯在相同直流偏置电流和相同频率励磁电流下的各项磁性能与压应力的关系，进入步骤5；
步骤5.汇总所述待测励磁铁芯的磁性能检测结果，出具所述电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测报告。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤2包括：
2-1.将所述压应力加载及测量模块施加的压应力和所述直流电流偏置单元输出的直流电流大小分别调节至规定值；
2-2.改变所述变频励磁电源单元施加在所述待测励磁铁芯的低压绕组回路上的励磁电流的频率和大小；
2-3.利用所述铁芯磁性能测量单元测量得到50Hz～2500Hz频率正弦波励磁下的所述待测励磁铁芯的空载励磁电流、空载损耗和空载励磁特性曲线。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤3包括：
3-1.将所述压应力加载及测量模块的施加压应力大小和所述变频励磁电源单元输出电流及频率分别调节至规定值；
3-2.改变所述直流电流偏置单元输出的直流电流大小，利用所述铁芯磁性能测量单元测量得到不同直流偏置电流下所述待测励磁铁芯的空载励磁电流、空载损耗和空载励磁特性曲线。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤4包括：
4-1.将所述直流电流偏置单元输出的直流电流大小和所述变频励磁电源单元输出电流频率分别调节至规定值；
4-2.改变所述压应力加载及测量模块施加的压应力大小；
4-3.利用所述铁芯磁性能测量单元测量得到不同压应力下所述待测励磁铁芯的空载励磁电流、空载损耗和空载励磁特性曲线。
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