CN106019050A - 一种变压器直流偏磁作用下的试验线路及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及直流偏磁下变压器技术参数领域，特别涉及一种变压器直流偏磁作用下的试验线路及试验方法。该变压器直流偏磁作用下的试验线路，包括第一被试变压器和第二被试变压器，其特征在于：所述第一被试变压器的低压绕组和第二被试变压器的低压绕组并联连接后接至中间变压器，两高压绕组线端连接在一起，第一被试变压器的高压中性点穿入可控直流电源电路后与第二被试变压器的中性点连接在一起。本发明操作简单，实用性强，可信度高，解决了变压器在设计时没有硅钢片在直流偏磁条件下铁损曲线和激磁功率曲线难题，对准确设计和试验变压器在不同直流偏磁条件下技术参数有着非常重要的意义。
Description
（一）技术领域
本发明涉及直流偏磁下变压器技术参数领域，特别涉及一种变压器直流偏磁作用下的试验线路及试验方法。
（二）背景技术
现阶段，随着高电压交直流输电的发展，交流电车供电系统、直流输电单极运行和地磁暴等均是在大地中产生直流电流的电源；当直流电流流过中性点接地的变压器的中性点时，将对变压器进行励磁产生直流偏磁现象，若变压器结构为单相带旁轭或三相五柱式，由于该结构为直流磁通提供了闭合的铁芯磁路，磁阻较小，在相同磁势的作用下，磁通较大，变压器的某些技术参数将受到较大的影响；对于三相三柱变压器或不带旁轭的单相变压器而言，由于没有给直流磁通提供铁磁回路，所以流过铁心的磁通相对较小，对于这种结构的变压器来讲，其承受直流偏磁的能力相对较强。
从目前国家电网需求来看，大容量、高电压单相变压器的需求量与日俱增，尤其是交流输电系统中的500KV-1000KV自耦电流变压器和直流输电系统中的±200KV-±800KV换流变压器，它们的结构型式一般采用单相带旁轭式结构，而且高压中性点在运行时是直接接地的，对直流偏磁作用特别敏感。
对于直流偏磁的作用，很容易产生的一种误解是：进入变压器的直流磁通与原来的交流磁通相叠加，产生直流偏磁效应，也就是说，正常情况下，很小的励磁电流（0.15%IN）能产生额定磁通，此时若有一定量的直流电流（10A-15A）进入变压器，所产生的直流磁通将远大于额定磁通。如果这两部分磁通直接相叠加，则会使主磁通向一侧大大偏移，造成铁心高度饱和，励磁电流畸变严重，空载损耗、噪音、振动和漏磁通增大等，而事实并非如此，因为硅钢片的励磁特性具有非线性，不能利用叠加原理简单的认为工作点的偏移来分析。
但如何考虑直流偏磁的大小对变压器的励磁电流、空载损耗、噪音、振动和漏磁通的影响，从当前公开资料来看，以使科研机构做一些简单的硅钢片模型，进行交直流励磁情况下的研究，但数据公开的较少而且数据在变压器上使用时与实测值之间偏差太大；二是利用场路耦合法进行变压器在直流偏磁条件下仿真分析，但在仿真的过程长未考虑硅钢片的片间绝缘、接缝及硅钢片结构和材质的各向异性，结果有些失真；所以目前还不能准确的定量出直流偏磁与这些技术数据的关系，只能根据经验进行粗略的估算，参考价值较低，对准确设计变压器带来较大的困难。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种操作简单、实用性强、可信度高的变压器直流偏磁作用下的试验线路及试验方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种变压器直流偏磁作用下的试验线路，包括第一被试变压器和第二被试变压器，其特征在于：所述第一被试变压器的低压绕组和第二被试变压器的低压绕组并联连接后接至中间变压器，两高压绕组线端连接在一起，第一被试变压器的高压中性点穿入可控直流电源电路后与第二被试变压器的中性点连接在一起。
本发明的更优技术方案为：
所述可控直流电源电路由可调电阻、直流电源和直流安倍表串联后再与标准电容器并联构成；通过调节可调电阻来控制直流电源输出电流的大小，标准电容器为交流电流（不对称电流）提供一个旁路，同时是一个保护装置，用来防止环流造成直流电源与仪器仪表损坏。
所述第一被试变压器和第二被试变压器为两台结构完全相同的单相变压器；运行中的变压器一般是由三台单相变压器组成的三相变压器组,变压器厂家只要生产,一般都具备这个条件。
所述中间变压器连接发电机交流电源，为其提供交流电。
采用上述试验线路进行的试验方法，包括如下步骤：
（1）通过调节可调电阻来控制直流电源输出电流的大小，标准电容器为交流电源提供一个旁路，同时作为保护装置使用；
（2）根据施加在高压并联回路中的直流电流和两高压绕组本身的直流电阻值大小，调节可调电阻后，对第一被试变压器和第二被试变压器的低压进行额定励磁，利用仪器仪表准确测量在直流偏磁下变压器的励磁电流、空载损耗、噪音和振动等参数。
本发明操作简单，实用性强，可信度高，解决了变压器在设计时没有硅钢片在直流偏磁条件下铁损曲线和激磁功率曲线难题，对准确设计和试验变压器在不同直流偏磁条件下技术参数有着非常重要的意义，有利于在500KV-1000KV自耦电力变压器和高压直流输电系统中使用的±200KV-±800KV换流变压器上应用。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中，1第一被试变压器，2第二被试变压器，3中间变压器，4可调电阻，5直流电源，6直流安倍表，7标准电容器。
（五）具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括第一被试变压器1和第二被试变压器2，所述第一被试变压器1的低压绕组和第二被试变压器2的低压绕组并联连接后接至中间变压器3，两高压绕组线端连接在一起，第一被试变压器1的高压中性点穿入可控直流电源电路后与第二被试变压器2的中性点连接在一起；所述可控直流电源电路由可调电阻4、直流电源5和直流安倍表6串联后再与标准电容器7并联构成；所述第一被试变压器1和第二被试变压器2为两台结构完全相同的单相变压器；所述中间变压器3连接发电机交流电源。
在试验时首先要找到两台结构完全相同的单相变压器(运行中的变压器一般是由三台单相变压器组成的三相变压器组，变压器厂家只要生产，一般都具备这个条件)。接着将这两台被试变压器的低压绕组并联连接后接至中间变压器，高压线端连接在一起，在第一被试变压器1的高压中性点穿入可控直流电源电路后与第二被试变压器2的中性点连接在一起，其中可控直流电源电路是由可调电阻4、直流电源5、直流安培表6串联后再与标准电容器7并联构成的，通过调节可调电阻4来控制直流电源5输出电流的大小，标准电容器7为交流电流(不对称电流)提供一个旁路，同时是一个保护装置，用来防止环流造成直流电源5与仪器仪表损坏。最后根据施加在高压并联回路中的直流电流和两高压绕组本身的直流电阻值大小，调节可调电阻后，对被试变压器的低压进行额定励磁，利用相应的仪器仪表就可以准确测量在直流偏磁下变压器的励磁电流、空载损耗、噪音和振动等参数。
同时也可以利用这套试验线路和仪器仪表，测量变压器在不同直流电流、不同励磁电压下与励磁电流、空载损耗、噪音和振动之间的关系，并绘制成曲线，供设计人员参考，尤其是还可以利用直流电流、励磁电压与励磁电流、空载损耗关系曲线导出在本制造厂工艺条件下变压器所用铁心的铁损曲线和激磁功率曲线；变压器设计工程师在以后设计时只需查曲线就可准确的设计变压器的励磁电流和空载损耗等技术参数，而且与变压器的实际运行参数非常接近，做到了定量设计。
本发明的变压器直流偏磁作用下的试验线路及方法的有益效果是：操作简单、实用性强、可信度高，解决了变压器在设计时没有硅钢片在直流偏磁条件下铁损曲线和激磁功率曲线难题，对准确设计和试验变压器在不同直流偏磁条件下技术参数有着非常重要的意义，有利于在500kV-1000kV自耦电力变压器和高压直流输电系统中使用的±200kV-±800kV换流变压器上应用。
Claims (5)
1.一种变压器直流偏磁作用下的试验线路，包括第一被试变压器（1）和第二被试变压器（2），其特征在于：所述第一被试变压器（1）的低压绕组和第二被试变压器（2）的低压绕组并联连接后接至中间变压器（3），两高压绕组线端连接在一起，第一被试变压器（1）的高压中性点穿入可控直流电源电路后与第二被试变压器（2）的中性点连接在一起。
2.根据权利要求1所述的变压器直流偏磁作用下的试验线路，其特征在于：所述可控直流电源电路由可调电阻（4）、直流电源（5）和直流安倍表（6）串联后再与标准电容器（7）并联构成。
3.根据权利要求1所述的变压器直流偏磁作用下的试验线路，其特征在于：所述第一被试变压器（1）和第二被试变压器（2）为两台结构完全相同的单相变压器。
4.根据权利要求1所述的变压器直流偏磁作用下的试验线路，其特征在于：所述中间变压器（3）连接发电机交流电源。
5.采用权利要求1所述的变压器直流偏磁作用下的试验线路进行试验方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）通过调节可调电阻来控制直流电源输出电流的大小，标准电容器为交流电源提供一个旁路，同时作为保护装置使用；（2）根据施加在高压并联回路中的直流电流和两高压绕组本身的直流电阻值大小，调节可调电阻后，对第一被试变压器和第二被试变压器的低压进行额定励磁，利用仪器仪表准确测量在直流偏磁下变压器的励磁电流、空载损耗、噪音和振动等参数。
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