CN115656025A - 一种海上变压器铁心抗腐蚀能力的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上变压器铁心抗腐蚀能力的评估方法，包括以下步骤：获取铁心几何参数，根据铁心材料物性，计算铁心理论等效直流电阻，开展变压器空载试验得到腐蚀前变压器空载下铁心涡流损耗，对铁心进行加速腐蚀试验，并计算腐蚀不同时间下铁心直流电阻与变压器空载下铁心涡流损耗，从而确定海上变压器铁心抗腐蚀能力评估因子，最终评估海上变压器铁心的抗腐蚀能力。本发明的有益效果在于提出了一种海上变压器铁心抗腐蚀能力的评估方法，能为海上变压器铁心生产优化设计和服役性能测评提供方法。

Description

一种海上变压器铁心抗腐蚀能力的评估方法

技术领域

本发明属于电气设备损耗分析与状态评估领域，具体涉及一种海上变压器铁心抗腐蚀能力的评估方法。

背景技术

随着我国综合国力的迅速发展，对海洋资源的开发与利用程度进一步提高，国家提出了立足于全球的海洋战略。海上变压器作为海上供电系统中的关键设备，具有能源转换的重要作用，是海上电力系统的核心之一，其安全运行能力决定了海上电力系统的稳定性。

铁心是变压器中的主要磁路部分，具有将一次侧电能转换为磁能再转换为二次侧电能的重要作用，是变压器不可或缺的重要组成部分，其运行状态的良好对变压器节能降损与安全运行意义重大。海上变压器不同于普通变压器，长期运行于高湿度、高盐密度的特殊环境，各部件腐蚀风险巨大。铁心抗腐蚀能力主要体现为铁心在高湿度、高盐密度环境下抗劣化的能力，若海上变压器铁心抗腐蚀能力较差，将导致变压器绝缘老化速度加快，运行损耗增大、使用年限缩短等严重后果。在“节能减排”国家战略和“双碳”目标的背景下，提高变压器制造水平，降低海上变压器腐蚀风险迫在眉睫。然而，目前对于海上变压器铁心抗腐蚀能力还缺少有效准确的评估方法，因此，急需一种海上变压器铁心抗腐蚀能力的评估方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上变压器铁心抗腐蚀能力的评估方法，其特征在于，铁心由高导磁冷轧晶粒取向硅钢带卷绕而成，包括以下步骤：

1)得到铁心几何参数，包括硅钢片厚度d，铁心第i级硅钢带首端截面积s_i，截面几何中心所在磁路长度l_i：

l_i＝2(x+y)+π[2r+(2i-1)d] (1)

式中，x和y分别代表铁心铁轭和心柱长度，r代表铁心拐角内径；

2)根据铁心材料物性，计算铁心理论等效直流电阻R_eq：

式中，σ代表铁心材料电导率，2n代表铁心硅钢带卷绕总级数；

3)根据变压器空载试验及电磁学对有功功耗的定义，得到腐蚀前变压器空载下铁心涡流损耗P_eq表达式：

式中，ω为励磁电流角频率，它满足：ω＝2πf，f为励磁频率，μ为铁心材料磁导率，i₀为变压器空载下励磁电流；

4)将铁心浸泡于恒温50℃，20％；浓度氯化钠溶液中，得到总浸泡时间为12h、24h、36h、48h下铁心直流电阻R_k，变压器空载下铁心涡流损耗P_k表达式：

式中，k∈{12,24,36,48}，R_k通过在硅钢带卷绕整体的首尾外加直流电压源并串接电流表得到，U_k为外加直流电压源电压值，I_k为电流表读数；P_k通过空载实验得到，i_k为对应励磁电流；

5)依据抗腐蚀评估因子对海上变压器铁心抗腐蚀能力进行评估：

η＝pξ+qτ (8)

式中ξ为抗腐蚀电阻因子，τ为抗腐蚀涡流因子，a、b、c、d、A、B、C、D、p、q为归一化经验系数，η为抗腐蚀评估因子，若η≤1则认为海上变压器铁心抗腐蚀能力合格，否则认为存在问题，需进行排查。

附图说明

图1表示的是一种海上变压器铁心抗腐蚀能力的评估流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施流程作进一步的详述。如图1流程，包括以下步骤：

1)得到铁心几何参数，包括硅钢片厚度d，铁心第i级硅钢带首端截面积s_i，截面几何中心所在磁路长度l_i：

l_i＝2(x+y)+π[2r+(2i-1)d] (1)

式中，x和y分别代表铁心铁轭和心柱长度，r代表铁心拐角内径；

2)根据铁心材料物性，计算铁心理论等效直流电阻R_eq：

式中，σ代表铁心材料电导率，2n代表铁心硅钢带卷绕总级数；

3)根据变压器空载试验及电磁学对有功功耗的定义，得到腐蚀前变压器空载下铁心涡流损耗P_eq表达式：

式中，ω为励磁电流角频率，它满足：ω＝2πf，f为励磁频率，μ为铁心材料磁导率，i₀为变压器空载下励磁电流；

4)将铁心浸泡于恒温50℃，20％；浓度氯化钠溶液中，得到总浸泡时间为12h、24h、36h、48h下铁心直流电阻R_k，变压器空载下铁心涡流损耗P_k表达式：

式中，k∈{12,24,36,48}，R_k通过在硅钢带卷绕整体的首尾外加直流电压源并串接电流表得到，U_k为外加直流电压源电压值，I_k为电流表读数；P_k通过空载实验得到，i_k为对应励磁电流；

5)依据抗腐蚀评估因子对海上变压器铁心抗腐蚀能力进行评估：

η＝pξ+qτ (8)

式中ξ为抗腐蚀电阻因子，τ为抗腐蚀涡流因子，a、b、c、d、A、B、C、D、p、q为归一化经验系数，η为抗腐蚀评估因子，若η≤1则认为海上变压器铁心抗腐蚀能力合格，否则认为存在问题，需进行排查。

本发明的有益效果在于提出了一种海上变压器铁心抗腐蚀能力的评估方法，能为海上变压器铁心生产优化设计和服役性能测评提供方法。

Claims (1)

1.一种海上变压器铁心抗腐蚀能力的评估方法，其特征在于，铁心由高导磁冷轧晶粒取向硅钢带卷绕而成，包括以下步骤：

1)得到铁心几何参数，包括硅钢片厚度d，铁心第i级硅钢带首端截面积s_i，截面几何中心所在磁路长度l_i：

l_i＝2(x+y)+π[2r+(2i-1)d] (1)

式中，x和y分别代表铁心铁轭和心柱长度，r代表铁心拐角内径；

2)根据铁心材料物性，计算铁心理论等效直流电阻R_eq：

式中，σ代表铁心材料电导率，2n代表铁心硅钢带卷绕总级数；

3)根据变压器空载试验及电磁学对有功功耗的定义，得到腐蚀前变压器空载下铁心涡流损耗P_eq表达式：

式中，ω为励磁电流角频率，它满足：ω＝2πf，f为励磁频率，μ为铁心材料磁导率，i₀为变压器空载下励磁电流；

4)将铁心浸泡于恒温50℃，20％；浓度氯化钠溶液中，得到总浸泡时间为12h、24h、36h、48h下铁心直流电阻R_k，变压器空载下铁心涡流损耗P_k表达式：

式中，k∈{12,24,36,48}，R_k通过在硅钢带卷绕整体的首尾外加直流电压源并串接电流表得到，U_k为外加直流电压源电压值，I_k为电流表读数；P_k通过空载实验得到，i_k为对应励磁电流；

5)依据抗腐蚀评估因子对海上变压器铁心抗腐蚀能力进行评估：

η＝pξ+qτ (8)

式中ξ为抗腐蚀电阻因子，τ为抗腐蚀涡流因子，a、b、c、d、A、B、C、D、p、q为归一化经验系数，η为抗腐蚀评估因子，若η≤1则认为海上变压器铁心抗腐蚀能力合格，否则认为存在问题，需进行排查。

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