CN110749799A - 一种特高压变压器直流偏磁等效试验方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种特高压变压器直流偏磁等效试验方法及系统。由于特高压变压器结构的复杂性，仅仅从仿真计算得到的结果总是缺少一定的说服性，并且仿真计算方式时间长、费用高。本发明通过设计建立特高压变压器的等效缩比模型，并基于磁饱和程度一致性，在磁场强度一致时，建立等效缩比模型与特高压变压器的直流偏置电流的对应关系，从而可以采用所述等效缩比模型进行所述特高压变压器的等效直流偏磁试验，得到励磁电流‑磁场强度‑直流偏置电流之间的对应关系，根据该对应关系进行特高压变压器电磁特性的研究，可以节约大量时间和实验费用。
Description
技术领域
本发明涉及特高压输电技术领域，特别是涉及一种特高压变压器直流偏磁等效试验方法及系统。
背景技术
为了适应电力需求的快速增长，发展特高压输电是我国电力工业发展到一定阶段的必然要求。特高压变压器是特高压输电系统的关键设备之一，它的安全稳定运行对特高压输电系统至关重要。在特高压输电系统运行中，特高压变压器出现了一些问题，究其原因，直流偏磁是其重要原因之一，在交流系统中的变压器中侵入直流，其铁芯被直流磁化，并发生饱和，由此产生的直流偏磁问题对变压器造成了不利的影响，特高压变压器较普通变压器的绕组匝数更多、电阻更小、不饱和时铁心磁导率更高，因此其直流偏磁特性计算具有一定的挑战性。由于特高压变压器的特殊性，针对特高压变压器的研究主要是以仿真计算为主，很少有相关实验验证，仿真时间长、实验费用高。
发明内容
本发明的目的是提供一种特高压变压器直流偏磁等效试验方法及系统，通过构造一个与特高压变压器电气特性相似的等效缩比模型来进行测试，可以节约大量时间和实验费用。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种特高压变压器直流偏磁等效试验方法，所述方法包括：
获取所述特高压变压器的等效缩比模型的铁心参数；所述铁心参数包括铁心直径、铁心空间填充系数和铁心叠片系数；
根据所述铁心参数确定所述等效缩比模型的铁心有效面积；
根据所述铁心有效面积确定所述等效缩比模型的绕组匝数；所述绕组匝数包括所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数、中压侧绕组匝数以及低压侧绕组匝数；
根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型；所述等效缩比模型与所述特高压变压器的磁饱和程度一致；
采用所述等效缩比模型进行所述特高压变压器的等效直流偏磁试验，得到励磁电流-磁场强度-直流偏置电流之间的对应关系。
可选的，所述根据所述铁心参数确定所述等效缩比模型的铁心有效面积，具体包括：
根据所述铁心参数，采用公式确定所述等效缩比模型的铁心有效面积Sfe；其中D为铁心直径；Ksf为铁心空间填充系数；Kfd为铁心叠片系数。
可选的，所述根据所述铁心有效面积确定所述等效缩比模型的绕组匝数，具体包括：
根据所述铁心有效面积Sfe，采用公式
确定所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数N；
根据高压侧绕组与中压侧绕组的匝数比确定所述中压侧绕组匝数；
根据所述中压侧绕组与低压侧绕组的匝数比确定所述低压侧绕组匝数。
可选的，所述根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型，具体包括：
根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型，所述等效缩比模型与所述特高压变压器具备相同的铁心结构、绕组匝数关系以及绕组连接方式；并且所述等效缩比模型与所述特高压变压器之间具备直流偏磁电流的等效关系
其中H为磁场强度；IUHV为所述特高压变压器的直流电流；NUHV为所述特高压变压器的高压侧绕组匝数；lUHV为所述特高压变压器的铁心磁路长度；I为所述等效缩比模型的直流电流；N为所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数；l为所述等效缩比模型的铁心磁路长度。
一种特高压变压器直流偏磁等效试验系统，所述系统包括：
铁心参数获取模块，用于获取所述特高压变压器的等效缩比模型的铁心参数；所述铁心参数包括铁心直径、铁心空间填充系数和铁心叠片系数；
铁心有效面积确定模块，用于根据所述铁心参数确定所述等效缩比模型的铁心有效面积；
模型绕组匝数确定模块，用于根据所述铁心有效面积确定所述等效缩比模型的绕组匝数；所述绕组匝数包括所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数、中压侧绕组匝数以及低压侧绕组匝数；
等效缩比模型建立模块，用于根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型；所述等效缩比模型与所述特高压变压器的磁饱和程度一致；
等效直流偏磁试验模块，用于采用所述等效缩比模型进行所述特高压变压器的等效直流偏磁试验，得到励磁电流-磁场强度-直流偏置电流之间的对应关系。
可选的，所述铁心有效面积确定模块具体包括：
铁心有效面积确定单元，用于根据所述铁心参数，采用公式
确定所述等效缩比模型的铁心有效面积Sfe；其中D为铁心直径；Ksf为铁心空间填充系数；Kfd为铁心叠片系数。
可选的，所述模型绕组匝数确定模块具体包括：
高压侧绕组匝数计算单元，用于根据所述铁心有效面积Sfe，采用公式
确定所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数N；
中压侧绕组匝数计算单元，用于根据高压侧绕组与中压侧绕组的匝数比确定所述中压侧绕组匝数；
低压侧绕组匝数计算单元，用于根据所述中压侧绕组与低压侧绕组的匝数比确定所述低压侧绕组匝数。
可选的，所述等效缩比模型建立模块具体包括：
等效缩比模型建立单元，用于根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型，所述等效缩比模型与所述特高压变压器具备相同的铁心结构、绕组匝数关系以及绕组连接方式；并且所述等效缩比模型与所述特高压变压器之间具备直流偏磁电流的等效关系
其中H为磁场强度；IUHV为所述特高压变压器的直流电流；NUHV为所述特高压变压器的高压侧绕组匝数；lUHV为所述特高压变压器的铁心磁路长度；I为所述等效缩比模型的直流电流；N为所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数；l为所述等效缩比模型的铁心磁路长度。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种特高压变压器直流偏磁等效试验方法及系统。由于特高压变压器结构的复杂性，仅仅从仿真计算得到的结果总是缺少一定的说服性，并且仿真计算方式时间长、费用高。本发明通过设计建立特高压变压器的等效缩比模型，并基于磁饱和程度一致性，在磁场强度一致时，建立等效缩比模型与特高压变压器的直流偏置电流的对应关系，从而可以采用所述等效缩比模型进行所述特高压变压器的等效直流偏磁试验，得到励磁电流-磁场强度-直流偏置电流之间的对应关系，根据该对应关系进行特高压变压器电磁特性的研究，可以节约大量时间和实验费用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的特高压变压器直流偏磁等效试验方法的流程图；
图2为本发明提供的特高压变压器1/8磁场模型示意图；
图3为本发明提供的特高压变压器磁路模型示意图；
图4为本发明提供的特高压变压器及其等效缩比模型的直流偏置电流-磁场强度的插值曲线图；其中图4(a)为等效缩比模型的直流偏置电流-磁场强度的插值曲线图；图4(b)为特高压变压器的直流偏置电流-磁场强度的插值曲线图。
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。基于本发明中的实施例，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。
本发明的目的是提供一种特高压变压器直流偏磁等效试验方法及系统，通过构造一个与特高压变压器电气特性相似的等效缩比模型来进行测试，可以节约大量时间和实验费用。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的特高压变压器直流偏磁等效试验方法的流程图。参见图1，本发明提供的特高压变压器直流偏磁等效试验方法具体包括：
步骤101：获取所述特高压变压器的等效缩比模型的铁心参数。
所述铁心参数包括铁心直径、铁心空间填充系数和铁心叠片系数。本发明按照所述特高压变压器的实际尺寸、磁密、电压、电流、容量的相互关系，设计其等效缩比模型的尺寸、相应的磁密、电压、电流、容量关系，并求出等效缩比模型的高压、中压、低压各绕组线圈匝数，如下公式所示：
利用经验公式(1)进行所述等效缩比模型的铁心直径D选择：
其中KD为铁心直径经验系数，对于单相自耦变压器取51～55，本发明中折中取53；Sz为特高压变压器的每柱容量，本发明取5KVA。带入式(1)计算可得所述等效缩比模型的铁心直径D＝79.25mm，取为80mm。
铁心系数包括铁心空间填充系数Ksf和铁心叠片系数Kfd。
其中铁心空间填充系数Ksf(SpaceFactor)：
根据不同的铁心级数(多少片叠压)，填充系数为0.637～0.969不等；本发明所述等效缩比模型的铁心空间填充系数Ksf根据具体叠压水平确定。
铁心叠片系数Kfd：
铁心叠片系数Kfd根据不同工艺水平从0.93～0.975不等；本发明所述等效缩比模型设计为4级叠片，其铁心叠片系数Kfd取0.96。
步骤102：根据所述铁心参数确定所述等效缩比模型的铁心有效面积。
所述等效缩比模型的铁心有效面积：
其中Sfe为所述等效缩比模型的铁心有效面积；D为铁心直径；Ksf为铁心空间填充系数；Kfd为铁心叠片系数。
步骤103：根据所述铁心有效面积确定所述等效缩比模型的绕组匝数。
所述绕组匝数包括所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数、中压侧绕组匝数以及低压侧绕组匝数。图2为本发明提供的特高压变压器和等效缩比模型的磁场模型示意图，所示磁场模型中包括铁心、串联绕组、公共绕组和低压绕组，其中串联绕组+公共绕组＝高压侧绕组，公共绕组＝中压侧绕组，低压绕组＝低压侧绕组。其中，串联绕组与公共绕组由于自耦关系存在电路连接，其余绕组及铁心等结构仅存在磁的关系不存在物理连接。
当变压器绕组接上电压后，绕组上感应的电动势E由式(5)可得。当变压器空载运行时，励磁电流很小不会超过额定电流的10％，再加上漏抗较小，产生的压降也很小，可以近似认为外接电源电压U近似等于绕组上所感应的电动势E，如(5)所示：
式中，U为变压器绕组两侧电压，E为绕组内电动势，ω为角频率，N为绕组匝数，Φm为磁通，f为电压频率，Bm为铁心磁密，Sfe为铁心横截面积。
本发明中，外接电源电压U为实验室供品电压，频率f为50Hz工频，铁心运行所在膝点磁密值Bm设计为1.65T，令所述等效缩比模型运行在饱和点，从而与特高压变压器磁密运行位置保持一致。铁心横截面积Sfe可以通过式(4)计算得到。
根据式(5)可得所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数N的计算公式：
在空载情况，绕组电流很小，因此产生的漏电抗几乎可以忽略，因此绕组两侧的电压约等于绕组上产生的电动势，如(5)所示。因此，可以将所述铁心有效面积Sfe带入公式(6)确定所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数N；然后根据高压侧绕组与中压侧绕组的匝数比确定所述中压侧绕组匝数；根据所述中压侧绕组与低压侧绕组的匝数比确定所述低压侧绕组匝数。
本发明中，所述等效缩比模型高压侧的匝数N经式(6)计算为120匝。则根据特高压变压器高压侧绕组：中压侧绕组：低压侧绕组的匝数比6：3：1可得，串联绕组与公共绕组(中压侧绕组)各60匝(二者串联组成高压侧绕组120匝)。低压绕组由匝数比得为20匝。
步骤104：根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型。
为了等效特高压变压器的直流偏磁程度，需要搭建一个与之具备相同饱和程度的低电压等级的小变压器模型作为本发明的等效缩比模型。本发明实施例中，所述等效缩比模型为一个5KVA电压等级的变压器。相同的饱和程度也就是指在统一的磁场强度下，二者具有相同的磁导率，也就是说在BH曲线(磁化曲线)上，二者在同一个磁场强度下具备相同的斜率，当满足这个条件时，就可以通过一致的饱和程度(H为磁场强度一致)，建立设计变压器缩比模型与特高压变压器直流偏磁电流的等效关系，如下式所示：
其中H为磁场强度，I为直流电流，N为绕组匝数，l为铁心磁路长度，其中的下角标UHV和5kVA分别代表特高压变压器和设计的5KVA变压器(等效缩比模型)相应的电气量。例如IUHV和I5kVA分别是指所述特高压变压器和所述等效缩比模型的直流电流；NUHV和N5kVA分别为所述特高压变压器和所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数；lUHV和l5kVA分别为所述特高压变压器和所述等效缩比模型的的铁心磁路长度。
公式(7)所示的等效关系就是在同样的磁场强度H下，对于特高压变压器和所述等效缩比模型，二者的直流电流I会呈现一个对应关系。而当通过后续的场路耦合模型进行直流偏磁计算时，小变压器的某个直流下的效果和特高压变压器某个直流下的效果可以等效。因此可以利用小变压器(等效缩比模型)的试验或者仿真结果来有效的反应大容量变压器(特高压变压器)的直流偏磁(因为无法对大变压器进行直流偏磁试验这样的破坏性试验，因此利用小变压器进行这样的试验，当小变压器某个直流流入时，就等于大变压器的某个直流流入)。
步骤105：采用所述等效缩比模型进行所述特高压变压器的等效直流偏磁试验，得到励磁电流-磁场强度-直流偏置电流之间的对应关系。
根据该对应关系进行特高压变压器电磁特性的研究，可以节约大量时间和实验费用。例如可以利用本发明建立的等效缩比模型进行直流偏磁计算。
首先根据1000kV特高压单相自耦变压器的实际尺寸与铁心结构设计其磁路模型，如图3所示，联立式(8)计算各支路磁通φ1～φ3和电流i：
其中R1表示塔高原变压器的主柱的磁阻，R4表示塔高原变压器的旁柱的磁阻，R2表示两根主柱之间的铁心厄部磁阻，R3表示旁柱与主柱之间的铁心厄布磁阻。φ1～φ3分别代表磁路中三个回路中分别流过的磁通。N为所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数。电流i是指绕组电流。
具体的，三个回路是特高压变压器不同铁心柱之间的回路，φ1、φ2、φ3分别表示所述磁路模型中的第一回路Φ1、第二回路Φ2、第三回路Φ3中流过的磁通，如图3所示，所述第一回路Φ1为所述磁路模型中左旁柱和左主柱之间的磁路；第二回路Φ2为左主柱和右主柱之间的磁路；第三回路Φ3为右主柱和右旁柱之间的磁路。
本发明利用磁路模型求解励磁电流i，这个电流可以作为之后提到的场路耦合模型中的初值带入。可以理解为利用磁路模型大致算一个毕竟粗略的值作为初值，把这个初值带入场路耦合模型中进行有限元计算，从而求出励磁电流i的精确值。
通过磁场强度建立特高压变压器与设计的等效缩比模型励磁电流之间的饱和程度关联，建立磁场强度与励磁电流的关系，基于场路耦合有限元模型，采用矢量磁位A，根据Maxwell(麦克斯韦)得到非线性磁场方程为：
式中，为哈密顿算子，μ为磁导率，J为励磁电流密度。
动态电感元件所在回路中的电路微分方程为
式中，u为电压向量，uL为线圈电感电压，uR为线圈电阻电压，LD为等效动态电感。R为串联电阻，r为绕组电阻，i为绕组电流矢量，t表示时间。
公式(9)-(10)即为本发明所述的场路耦合模型，用于求解变压器直流偏磁，也就是为了求解变压器在通入给定直流之后，励磁电流为多少的问题。
时域场路耦合模型将非线性磁场有限元求解与时域电路计算进行迭代耦合，步骤如下：
(1)输入变压器磁场模型线圈电流ik，基于棱边有限元法计算磁场，并通过能量扰动原理计算动态电感L。
具体为将磁场模型线圈电流ik作为绕组电流矢量i带入公式(10)，利用公式(10)计算得到等效动态电感LD作为所述动态电感L。
(2)再将L带入电路模型的微分方程(10)，使用四阶龙格库塔法计算ik+1。
(3)将ik+1作为新的输入电流，进行下一时刻的磁场求解。
电流i的下角标k+1就是指第k+1次计算，因为这个计算是需要反复迭代的，所以需要不停的计算出i，再求L,再用新的L求新的i，所以k+1就是指迭代次数，ik+1就是指第k+1次迭代计算得到的电流值，利用的迭代计算公式为公式(9)、(10)这两个公式。
(4)当励磁电流ik+1与上一周期相同时刻电流值ik的变化率小于千分之一时，认为电流已达到稳态，迭代终止。迭代得到的结果是，随时间变化的励磁电流i。
本发明直流偏磁计算过程大概就是：变压器输入直流电流，造成励磁电流变化，采用公式(9)、(10)求解直流如何造成励磁电流变化，采用公式(7)建立不同变压器之间的直流之间的联系，这样就可以使得小变压器(等效缩比模型)输入直流A反应大变压器(特高压变压器)直流B的效果。
采用本发明所述等效缩比模型进行所述特高压变压器的等效直流偏磁试验，得到励磁电流-磁场强度-直流偏置电流之间的对应关系如图4(a)和表1所示。对实际特高压变压器进行直流偏磁试验得到的励磁电流-磁场强度-直流偏置电流之间的对应关系如图4(b)和表1所示：
表1等效缩比模型与特高压变压器直流偏置电流对比
| 5kVA | H | UHV | 5kVA | H | UHV |
| 0 | 27 | 0 | 0.4944 | 1600 | 4.2004 |
| 0.0108 | 50 | 0.0611 | 0.608 | 2000 | 5.3073 |
| 0.0217 | 75 | 0.1275 | 0.7532 | 2500 | 6.7404 |
| 0.0325 | 100 | 0.1938 | 0.8987 | 3000 | 8.2552 |
| 0.0532 | 150 | 0.3263 | 1.176 | 4000 | 11.7143 |
| 0.073 | 200 | 0.4588 | 1.4219 | 5000 | 15.4636 |
| 0.1104 | 300 | 0.7236 | 1.5 | 5350 | 16.6351 |
| 0.1781 | 500 | 1.2532 | 1.8171 | 7000 | 20.8428 |
| 0.2697 | 800 | 2.0489 | 2.2468 | 10000 | 25.4585 |
| 0.3834 | 1200 | 3.1171 | 3.1105 | 20000 | 33.3657 |
表1中H一列表示磁场强度，5kVA与UHV两列中的对应数值分别表示本发明5kVA变压器等效缩比模型与特高压变压器在同一磁场强度下的直流偏置电流。
由图4可以看出，特高压变压器和本发明设计的5kVA变压器等效缩比模型具有相同的变化规律，在受到同样磁场强度的情况下，图4(b)和图4(a)分别展现出了实际特高压变压器和本发明所设计变压器等效缩比模型之间直流偏置电流的对应关系。其具体的数值对应关系如表1所示。由表1可见，以在10000的磁场强度为例，特高压变压器的直流偏置电流为25.4585A，本发明所设计变压器等效缩比模型为2.2468A。也就是说，当对5kVA变压器等效缩比模型进行2.2468A直流偏置电流的偏磁试验时，即可等效特高压变压器进行25A直流偏磁试验。
综上所述，本发明基于饱和程度一致所设计和建立的与特高压变压器具备相同铁心结构、绕组匝数关系、绕组连接方式的低电压等级小容量变压器等效缩比模型，具备等效特高压变压器直流偏磁的能力，为特高压变压器直流偏磁研究提供了更为安全和便利的实验基础。
由于特高压变压器的特殊性，目前针对特高压变压器的研究主要是以仿真计算为主，很少有相关实验验证，然而由于特高压变压器结构的复杂性，仅仅从仿真计算得到的结果总是缺少一定的说服性。因此有必要设计电气特性相似的特高压变压器等效缩比模型进行电磁特性的研究。采用本发明方法构造一个等效缩比模型并进行测试可以节约大量时间和实验费用。本发明等效缩比模型测试的结果和构造经验是极其有价值的，这些信息可以用来验证新的技术，设计制造以及测试过程中未曾考虑过的困难，从而预见整个系统的性能指标。因此，本发明等效缩比模型可以被广泛用于工程领域。
此外，本发明建立了特高压变压器的等效缩比模型，并基于磁饱和程度一致性，在磁场强度一致时，建立了等效缩比模型与特高压变压器的直流偏置电流的对应关系，从而可以通过分析所设计的变压器缩比模型来分析特高压变压器相同磁饱和程度下的直流偏磁计算，为特高压变压器直流偏磁研究提供了更为安全和便利的实验基础。
基于本发明提供的特高压变压器直流偏磁等效试验方法，本发明还提供一种特高压变压器直流偏磁等效试验系统，所述系统包括：
铁心参数获取模块，用于获取所述特高压变压器的等效缩比模型的铁心参数；所述铁心参数包括铁心直径、铁心空间填充系数和铁心叠片系数；
铁心有效面积确定模块，用于根据所述铁心参数确定所述等效缩比模型的铁心有效面积；
模型绕组匝数确定模块，用于根据所述铁心有效面积确定所述等效缩比模型的绕组匝数；所述绕组匝数包括所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数、中压侧绕组匝数以及低压侧绕组匝数；
等效缩比模型建立模块，用于根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型；所述等效缩比模型与所述特高压变压器的磁饱和程度一致；
等效直流偏磁试验模块，用于采用所述等效缩比模型进行所述特高压变压器的等效直流偏磁试验，得到励磁电流-磁场强度-直流偏置电流之间的对应关系。
所述铁心有效面积确定模块具体包括：
铁心有效面积确定单元，用于根据所述铁心参数，采用公式
确定所述等效缩比模型的铁心有效面积Sfe；其中D为铁心直径；Ksf为铁心空间填充系数；Kfd为铁心叠片系数。
所述模型绕组匝数确定模块具体包括：
高压侧绕组匝数计算单元，用于根据所述铁心有效面积Sfe，采用公式
确定所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数N；
中压侧绕组匝数计算单元，用于根据高压侧绕组与中压侧绕组的匝数比确定所述中压侧绕组匝数；
低压侧绕组匝数计算单元，用于根据所述中压侧绕组与低压侧绕组的匝数比确定所述低压侧绕组匝数。
所述等效缩比模型建立模块具体包括：
等效缩比模型建立单元，用于根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型，所述等效缩比模型与所述特高压变压器具备相同的铁心结构、绕组匝数关系以及绕组连接方式；并且所述等效缩比模型与所述特高压变压器之间具备直流偏磁电流的等效关系
其中H为磁场强度；OUHV为所述特高压变压器的直流电流；NUHV为所述特高压变压器的高压侧绕组匝数；lUHV为所述特高压变压器的铁心磁路长度；I为所述等效缩比模型的直流电流；N为所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数；l为所述等效缩比模型的铁心磁路长度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种特高压变压器直流偏磁等效试验方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述特高压变压器的等效缩比模型的铁心参数；所述铁心参数包括铁心直径、铁心空间填充系数和铁心叠片系数；
根据所述铁心参数确定所述等效缩比模型的铁心有效面积；
根据所述铁心有效面积确定所述等效缩比模型的绕组匝数；所述绕组匝数包括所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数、中压侧绕组匝数以及低压侧绕组匝数；
根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型；所述等效缩比模型与所述特高压变压器的磁饱和程度一致；
采用所述等效缩比模型进行所述特高压变压器的等效直流偏磁试验，得到励磁电流-磁场强度-直流偏置电流之间的对应关系。
2.根据权利要求1所述的特高压变压器直流偏磁等效试验方法，其特征在于，所述根据所述铁心参数确定所述等效缩比模型的铁心有效面积，具体包括：
根据所述铁心参数，采用公式
确定所述等效缩比模型的铁心有效面积Sfe；其中D为铁心直径；Ksf为铁心空间填充系数；Kfd为铁心叠片系数。
3.根据权利要求2所述的特高压变压器直流偏磁等效试验方法，其特征在于，所述根据所述铁心有效面积确定所述等效缩比模型的绕组匝数，具体包括：
根据所述铁心有效面积Sfe，采用公式
确定所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数N；
根据高压侧绕组与中压侧绕组的匝数比确定所述中压侧绕组匝数；
根据所述中压侧绕组与低压侧绕组的匝数比确定所述低压侧绕组匝数。
4.根据权利要求3所述的特高压变压器直流偏磁等效试验方法，其特征在于，所述根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型，具体包括：
根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型，所述等效缩比模型与所述特高压变压器具备相同的铁心结构、绕组匝数关系以及绕组连接方式；并且所述等效缩比模型与所述特高压变压器之间具备直流偏磁电流的等效关系
其中H为磁场强度；IUHV为所述特高压变压器的直流电流；NUHV为所述特高压变压器的高压侧绕组匝数；lUHV为所述特高压变压器的铁心磁路长度；I为所述等效缩比模型的直流电流；N为所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数；l为所述等效缩比模型的铁心磁路长度。
5.一种特高压变压器直流偏磁等效试验系统，其特征在于，所述系统包括：
铁心参数获取模块，用于获取所述特高压变压器的等效缩比模型的铁心参数；所述铁心参数包括铁心直径、铁心空间填充系数和铁心叠片系数；
铁心有效面积确定模块，用于根据所述铁心参数确定所述等效缩比模型的铁心有效面积；
模型绕组匝数确定模块，用于根据所述铁心有效面积确定所述等效缩比模型的绕组匝数；所述绕组匝数包括所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数、中压侧绕组匝数以及低压侧绕组匝数；
等效缩比模型建立模块，用于根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型；所述等效缩比模型与所述特高压变压器的磁饱和程度一致；
等效直流偏磁试验模块，用于采用所述等效缩比模型进行所述特高压变压器的等效直流偏磁试验，得到励磁电流-磁场强度-直流偏置电流之间的对应关系。
6.根据权利要求5所述的特高压变压器直流偏磁等效试验系统，其特征在于，所述铁心有效面积确定模块具体包括：
铁心有效面积确定单元，用于根据所述铁心参数，采用公式
确定所述等效缩比模型的铁心有效面积Sfe；其中D为铁心直径；Ksf为铁心空间填充系数；Kfd为铁心叠片系数。
7.根据权利要求6所述的特高压变压器直流偏磁等效试验系统，其特征在于，所述模型绕组匝数确定模块具体包括：
高压侧绕组匝数计算单元，用于根据所述铁心有效面积Sfe，采用公式
确定所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数N；
中压侧绕组匝数计算单元，用于根据高压侧绕组与中压侧绕组的匝数比确定所述中压侧绕组匝数；
低压侧绕组匝数计算单元，用于根据所述中压侧绕组与低压侧绕组的匝数比确定所述低压侧绕组匝数。
8.根据权利要求7所述的特高压变压器直流偏磁等效试验系统，其特征在于，所述等效缩比模型建立模块具体包括：
等效缩比模型建立单元，用于根据所述绕组匝数建立所述特高压变压器的等效缩比模型，所述等效缩比模型与所述特高压变压器具备相同的铁心结构、绕组匝数关系以及绕组连接方式；并且所述等效缩比模型与所述特高压变压器之间具备直流偏磁电流的等效关系
其中H为磁场强度；IUHV为所述特高压变压器的直流电流；NUHV为所述特高压变压器的高压侧绕组匝数；lUHV为所述特高压变压器的铁心磁路长度；I为所述等效缩比模型的直流电流；N为所述等效缩比模型的高压侧绕组匝数；l为所述等效缩比模型的铁心磁路长度。
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