CN107561370B - 一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法，步骤为：1)检测准备及测试接线；2)频域介电谱测试；3)频域介电谱归算；4)特征参数提取；5)干燥效果检验。本发明能够在不取样、不破坏卷铁芯牵引变压器内绝缘的基础上对牵引变压器干燥工艺效果进行检验，有助于提高牵引变压器生产过程中的效率。

Description

一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法

技术领域

本发明属于牵引变压器生产加工工艺领域，具体涉及一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法。

背景技术

高速铁路在我国进入快速发展时期，牵引变压器作为牵引供电系统中的核心设备，其性能和运行状态直接关系到整个系统的经济性与可靠性。牵引变压器的生产过程中，干燥是其出厂前必不可少的一道工艺，目前生产工艺中尚无针对牵引变压器干燥效果进行检测的工艺，干燥后牵引变压器的绝缘性能检测主要依靠出厂试验(主要是绝缘电阻测试、吸收比测试等)来检验干燥后牵引变压器绝缘效果是否达标，如若不合格还需返工重新干燥，这极大的影响了生产效率，浪费了生产资源，因此急需一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法。

发明内容

为了能够对牵引变压器干燥工艺效果进行检验，本发明提供了一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法，包含以下步骤：

1)检验准备及测试接线

将待校准的牵引变压器的高压绕组进线端与高压绕组出线端短接，然后与频域介电谱测试仪电压输出端连接，将待校准的牵引变压器的低压绕组进线端与低压绕组出线端短接，然后与频域介电谱测试仪电压输入端连接，将频域介电谱测试仪的接地端与牵引变压器外壳地装置相连，测试环境温度并记为T(摄氏度)；

2)频域介电谱测试

设置输出电压为1400伏特，设置测试频率范围为1kHz至1mHz(测试频率点记为f_{i_T}，i＝1,2,3,……,20，具体测试频率点依次为1mHz，2.15mHz，4.64mHz，0.01Hz，0.02154Hz，0.04642Hz，0.1Hz，0.21544Hz，0.46416Hz，1Hz，2.1544Hz，4.6416Hz，10Hz，20Hz，42Hz，60Hz，90Hz，220Hz，470Hz，1000Hz)，开启频域介电谱测试仪对待校准的牵引变压器进行频域介电谱测试，得到环境温度T(摄氏度)下牵引变压器内绝缘的相对复介电常数实部与相对复介电常数虚部的频域介电谱；

3)频域介电谱测试结果归算

将步骤2)中测得的环境温度T牵引变压器内绝缘的各测试频率点的相对复介电常数实部(记为ε′_{i_T}，i＝1,2,3,……,20)依据式(1)归算至参考温度15℃(归算结果记为ε′_{i_15}，i＝1,2,3,……,20)，将步骤2)中测得的环境温度T下牵引变压器内绝缘的各测试频率点的相对复介电常数虚部(记为ε″_{i_T}，i＝1,2,3,……,20)依据式(2)归算至参考温度15℃(归算结果记为ε″_{i_15}，i＝1,2,3,……,20)

式中，f_{i_15}(i＝1,2,3,……,20)为环境温度T下各测试频率f_{i_T}在参考温度15℃下对应的频率点，f_{i_15}可以通过式(3)计算与式

通过对归算至参考温度15℃后的测试结果进行多项式拟合得到参考温度15℃下1kHz至1mHz的相对复介电常数实部与相对复介电常数虚部的频域介电谱曲线；

4)特征参数提取

采用式(4)所示的相对复介电常数实部表达式与式(5)所示的相对复介电常数虚部表达式，对步骤3)中得到参考温度15℃下牵引变压器内绝缘相对复介电常数实部与相对复介电常数虚部的频域介电谱曲线使用MATLAB通过非线性最小二乘法进行拟合，进而得到特征参数(σ_dc，Δε₁，Δε₂，τ₁，τ₂)的值，记为(σ_{dc_m}，Δε_{1_m}，Δε_{2_m}，τ_{1_m}，τ_{2_m})，在进行拟合时为保证模型参数拟合结果的唯一性和准确性，以(6)为目标函数，当误差平方和θ的值最小时，认为拟合有效；

式(4)与式(5)中，ε₀为真空相对介电常数，σ_dc为直流电导率，Δε₁为界面极化的弛豫强度，Δε₂为偶极子转向极化的弛豫强度，τ₁为界面极化的弛豫时间，τ₂为偶极子转向极化的弛豫时间，α₁界面极化的分布参数，α₂为偶极子转向极化的分布参数，ω为角频率，ε′_fit(ω)为拟合值，ε″_fit(ω)为测试值，式(6)中i＝1,2,3,……,20，ε′_{i_15}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数实部的归算值，ε′_{i_fit}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数实部的拟合值，ε″_{i_15}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数虚部的归算值，ε′_{i_fit}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数虚部的拟合值；

5)干燥效果检验

将提取到的特征参数的值(σ_{dc_m}，Δε_{1_m}，Δε_{2_m}，τ_{1_m}，τ_{2_m})及特征参数的标准值(σ_{dc_s}，Δε_{1_s}，Δε_{2_s}，τ_{1_s}，τ_{2_s})代入式(7)中计算干燥效果系数H，当H小于或等于干燥效果系数参考值H_max时，干燥效果合格，H_max根据实际生产需要确定

所述特征参数提取过程的使用MATLAB通过非线性最小二乘法进行参数拟合时，边界限制条件如下：高频介电常数0<ε_∞<10，直流电导10^-11<σ_dc<10^-4界面极化弛豫强度0.1<Δε₁<400，界面极化弛豫时间10<τ₁<10000，偶极子转向极化弛豫强度0.1<Δε₂<20，偶极子转向极化弛豫时间10^-12<τ₂<10^-6，分布参数0<α₁、α₂<1。

附图说明

图1一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1所示为一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法流程图。从图中可以看出一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法主要包括以下步骤：

1)检验准备及测试接线

将待校准的牵引变压器的高压绕组进线端与高压绕组出线端短接，然后与频域介电谱测试仪电压输出端连接，将待校准的牵引变压器的低压绕组进线端与低压绕组出线端短接，然后与频域介电谱测试仪电压输入端连接，将频域介电谱测试仪的接地端与牵引变压器外壳地装置相连，测试环境温度并记为T(摄氏度)；

2)频域介电谱测试

设置输出电压为1400伏特，设置测试频率范围为1kHz至1mHz(测试频率点记为f_{i_T}，i＝1,2,3,……,20，具体测试频率点依次为1mHz，2.15mHz，4.64mHz，0.01Hz，0.02154Hz，0.04642Hz，0.1Hz，0.21544Hz，0.46416Hz，1Hz，2.1544Hz，4.6416Hz，10Hz，20Hz，42Hz，60Hz，90Hz，220Hz，470Hz，1000Hz)，开启频域介电谱测试仪对待校准的牵引变压器进行频域介电谱测试，得到环境温度T(摄氏度)下牵引变压器内绝缘的相对复介电常数实部与相对复介电常数虚部的频域介电谱；

3)频域介电谱测试结果归算

将步骤2)中测得的环境温度T牵引变压器内绝缘的各测试频率点的相对复介电常数实部(记为ε′_{i_T}，i＝1,2,3,……,20)依据式(1)归算至参考温度15℃(归算结果记为ε′_{i_15}，i＝1,2,3,……,20)，将步骤2)中测得的环境温度T下牵引变压器内绝缘的各测试频率点的相对复介电常数虚部(记为ε″_{i_T}，i＝1,2,3,……,20)依据式(2)归算至参考温度15℃(归算结果记为ε″_{i_15}，i＝1,2,3,……,20)

式中，f_{i_15}(i＝1,2,3,……,20)为环境温度T下各测试频率f_{i_T}在参考温度15℃下对应的频率点，f_{i_15}可以通过式(3)计算与式

通过对归算至参考温度15℃后的测试结果进行多项式拟合得到参考温度15℃下1kHz至1mHz的相对复介电常数实部与相对复介电常数虚部的频域介电谱曲线；

4)特征参数提取

采用式(4)所示的相对复介电常数实部表达式与式(5)所示的相对复介电常数虚部表达式，对步骤3)中得到参考温度15℃下牵引变压器内绝缘相对复介电常数实部与相对复介电常数虚部的频域介电谱曲线使用MATLAB通过非线性最小二乘法进行拟合，进而得到特征参数(σ_dc，Δε₁，Δε₂，τ₁，τ₂)的值，记为(σ_{dc_m}，Δε_{1_m}，Δε_{2_m}，τ_{1_m}，τ_{2_m})，在进行拟合时为保证模型参数拟合结果的唯一性和准确性，以(6)为目标函数，当误差平方和θ的值最小时，认为拟合有效；

式(4)与式(5)中，ε₀为真空相对介电常数，σ_dc为直流电导率，Δε₁为界面极化的弛豫强度，Δε₂为偶极子转向极化的弛豫强度，τ₁为界面极化的弛豫时间，τ₂为偶极子转向极化的弛豫时间，α₁界面极化的分布参数，α₂为偶极子转向极化的分布参数，ω为角频率，ε′_fit(ω)为拟合值，ε″_fit(ω)为测试值，式(6)中i＝1,2,3,……,20，ε′_{i_15}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数实部的归算值，ε′_{i_fit}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数实部的拟合值，ε″_{i_15}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数虚部的归算值，ε′_{i_fit}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数虚部的拟合值；

5)干燥效果检验

将提取到的特征参数的值(σ_{dc_m}，Δε_{1_m}，Δε_{2_m}，τ_{1_m}，τ_{2_m})及特征参数的标准值(σ_{dc_s}，Δε_{1_s}，Δε_{2_s}，τ_{1_s}，τ_{2_s})代入式(7)中计算干燥效果系数H，当H小于或等于干燥效果系数参考值H_max时，干燥效果合格，H_max根据实际生产需要确定

Claims (2)

1.一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法，其特征在于，它包含以下步骤：

1)检验准备及测试接线

将待校准的牵引变压器的高压绕组进线端与高压绕组出线端短接，然后与频域介电谱测试仪电压输出端连接，将待校准的牵引变压器的低压绕组进线端与低压绕组出线端短接，然后与频域介电谱测试仪电压输入端连接，将频域介电谱测试仪的接地端与牵引变压器外壳地装置相连，测试环境温度并记为T，单位为摄氏度；

2)频域介电谱测试

设置输出电压为1400伏特，设置测试频率范围为1mHz至1kHz；测试频率点记为f_{i_T}，i＝1,2,3,……,20，具体测试频率点依次为1mHz，2.15mHz，4.64mHz，0.01Hz，0.02154Hz，0.04642Hz，0.1Hz，0.21544Hz，0.46416Hz，1Hz，2.1544Hz，4.6416Hz，10Hz，20Hz，42Hz，60Hz，90Hz，220Hz，470Hz，1000Hz；开启频域介电谱测试仪对待校准的牵引变压器进行频域介电谱测试，得到环境温度T下牵引变压器内绝缘的相对复介电常数实部与相对复介电常数虚部的频域介电谱；

3)频域介电谱测试结果归算

将步骤2)中测得的环境温度T牵引变压器内各测试频率点的相对复介电常数实部记为ε′_{i_T}，i＝1,2,3,……,20，ε′_{i_T}依据式(1)归算至参考温度15℃的归算结果记为ε′_{i_15}，i＝1,2,3,……,20，将步骤2)中测得的环境温度T下牵引变压器内各测试频率点的相对复介电常数虚部记为ε″_{i_T}，i＝1,2,3,……,20，ε″_{i_T}依据式(2)归算至参考温度15℃的归算结果记为ε″_{i_15}，i＝1,2,3,……,20

式中，f_{i_15}为环境温度T下各测试频率f_{i_T}在参考温度15℃下对应的频率点，其中i＝1,2,3,……,20，f_{i_15}通过式(3)计算

通过对归算至参考温度15℃后的测试结果进行多项式拟合得到参考温度15℃下1mHz至1kHz的相对复介电常数实部与相对复介电常数虚部的频域介电谱曲线；

4)特征参数提取

采用式(4)所示的相对复介电常数实部表达式与式(5)所示的相对复介电常数虚部表达式，对步骤3)中得到参考温度15℃下牵引变压器内相对复介电常数实部与相对复介电常数虚部的频域介电谱曲线使用MATLAB通过非线性最小二乘法进行拟合，进而得到特征参数σ_dc、Δε₁、Δε₂、τ₁、τ₂的值，分别记为σ_{dc_m}、Δε_{1_m}、Δε_{2_m}、τ_{1_m}、τ_{2_m}，在进行拟合时为保证模型参数拟合结果的唯一性和准确性，以式(6)为目标函数，当误差平方和θ的值最小时，认为拟合有效；

式(4)与式(5)中，ε₀为真空相对介电常数，ε_∞为高频相对介电常数，σ_dc为直流电导率，Δε₁为界面极化的弛豫强度，Δε₂为偶极子转向极化的弛豫强度，τ₁为界面极化的弛豫时间，τ₂为偶极子转向极化的弛豫时间，α₁界面极化的分布参数，α₂为偶极子转向极化的分布参数，式(6)中i＝1,2,3,……,20，ε′_{i_15}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数实部的归算值，ε′_{i_fit}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数实部的拟合值，ε″_{i_15}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数虚部的归算值，ε″_{i_fit}(f_{i_15})为f_{i_15}频率点下相对复介电常数虚部的拟合值；

5)干燥效果检验

将提取到的特征参数的值σ_{dc_m}、Δε_{1_m}、Δε_{2_m}、τ_{1_m}、τ_{2_m}及特征参数的标准值σ_{dc_s}、Δε_{1_s}、Δε_{2_s}、τ_{1_s}、τ_{2_s}代入式(7)中计算干燥效果系数H，当H小于或等于干燥效果系数参考值H_max时，干燥效果合格，H_max根据实际生产需要确定

2.根据权利要求1所述的一种检验牵引变压器干燥工艺效果的方法，其特征在于，第4)步特征参数提取过程的使用MATLAB通过非线性最小二乘法进行参数拟合时，边界限制条件如下：高频介电常数0<ε_∞<10，直流电导率10^-11<σ_dc<10^-4，界面极化弛豫强度0.1<Δε₁<400，界面极化弛豫时间10<τ₁<10000，偶极子转向极化弛豫强度0.1<Δε₂<20，偶极子转向极化弛豫时间10^-12<τ₂<10^-6，界面极化的分布参数0<α₁<1，偶极子转向极化的分布参数0<α₂<1。