一种低频变压器的空载和负载试验方法及系统与流程

1.本发明属于变压器试验技术领域，具体涉及一种适合于低频变压器的空载和负载试验方法及系统。


背景技术：

2.随着电网技术、电力电子技术快速发展，可灵活变频的大功率技术逐渐成熟，分频输电技术应运而生。它的原理是降低输电系统频率，显著降低线路阻抗，从而提高线路静稳极限，减少电压波动；降低电缆充电无功，释放电缆有功传输能力，具有交流输电系统方便组网的特点。低频系统涉及的主要设备低频升压变，汇集升压变压器及风机升压变压器。频率降低对变压器设计的影响主要集中在铁芯体积，低频下的变压器型式试验，常规低电压试验部分可以采用现有的设备进行测试；雷电冲击试验绝缘试验部分主要是高频状态下的微妙级的绝缘考核，可以使用现有的设备、方法、标准。
3.空载试验要实现20hz～50hz下低频变压器的损耗测试，没有频率换算的公式借鉴，现有的频率换算只限定适用于两频率接近的情况下，所以，无法通过工频状态下比对20hz～50hz下的试验结果；负载试验低频变压器的损耗测试，同样没有频率折算经验公式，所以低频变压器空负载试验需要统筹考虑低频试验方法和装置。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低频变压器的空载和负载试验方法及系统。本发明所采用的技术方案如下：
5.一种低频变压器的空载和负载试验方法，包括以下步骤：依次连接变频电源、中间变压器和待试验低频变压器，变频电源提供实验所需电源，中间变压器的高压侧连接功率分析仪，功率分析仪集成有磁通门电压互感器pt和磁通门电流互感器ct，电压互感器pt用于测量低频电压u，电流互感器ct用于测量低频电流i；空载试验时，中间变压器给相应的待试验低频变压器提供空载试验电源，功率分析仪对测量的电压u、电流i及功率因数角ψ通过公式p
有功
＝u*i*cosψ和p
无功
＝u*i*sinψ，最终测量出试品的空载损耗。负载试验时，电容器组并联在中间变压器的出口侧，中间变压器的高压侧给相应的待试验低频变压器提供负载试验电源，功率分析仪对测量的电压u、电流i及功率因数角ψ，通过公式p
有功
＝u*i*cosψ和p
无功
＝u*i*sinψ，最终测量出试品的负载损耗。
6.一种低频变压器的空载和负载试验系统，应用前述的一种低频变压器的空载和负载试验方法，包括：变频电源、功率分析仪、中间变压器和电容器组。低频变压器的空载试验系统的连接结构为：变频电源入口侧与380v电源相连接，变频电源出口侧与中间变压器低压侧相连接，中间变压器的高压侧给相应的待试验低频变压器提供空载试验电源，中间变压器的高压侧连接功率分析仪，功率分析仪集成有电压互感器pt和电流互感器ct；低频变压器的负载试验系统的连接结构为：变频电源入口侧与380v电源相连接，变频电源出口侧与中间变压器低压侧相连接，中间变压器的高压侧给相应的待试验低频变压器提供负载试
验电源，电容器组并联在中间变压器的出口侧，中间变压器的高压侧连接功率分析仪，功率分析仪集成有电压互感器pt和电流互感器ct，所述的变频电源采用两台450kw变频电源产品并联组成，功率分析仪中的互感器部分使用磁通门电流互感器ct和磁通门电压互感器pt。
7.本发明的有益效果：
8.本发明的低频变压器的空载和负载试验方法及系统，变频电源经过中间变压器实现低频变压器的空载和负载试验条件，功率分析仪中的互感器部分使用可在低频状态下正常工作的磁通门电流互感器ct、电压互感器pt，采集试验系统的电流和电压信号，配合功率分析仪，可以完成低频状态下低频变压器的空负载试验。该试验系统结构简单，连接方便，统筹考虑了低频试验装置及其连接，实现了低频变压器的空载和负载试验。
附图说明
9.为了更清楚地说明本发明的具体实施方式、或者现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的属于本技术保护范围之内的附图。
10.图1是本发明实施例的低频变压器的空载试验系统的示意图；
11.图2是本发明实施例的低频变压器的负载试验系统的示意图；
12.图中，1-变频电源，2-功率分析仪，3-中间变压器，4-低频变压器，5-电容器组。
具体实施方式
13.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
14.一种低频变压器的空载和负载试验方法，包括以下步骤：依次连接变频电源、中间变压器和待试验低频变压器，变频电源提供实验所需电源，中间变压器的高压侧连接功率分析仪，功率分析仪集成有磁通门电压互感器pt和磁通门电流互感器ct，电压互感器pt用于测量低频电压u，电流互感器ct用于测量低频电流i；空载试验时，中间变压器的高压侧给相应的待试验低频变压器提供空载试验电源，功率分析仪对测量的电压u、电流i及功率因数角ψ通过公式p
有功
＝u*i*cosψ和p
无功
＝u*i*sinψ，最终测量出试品的空载损耗；负载试验时，电容器组并联在中间变压器的出口侧，中间变压器的高压侧给相应的待试验低频变压器提供负载试验电源，功率分析仪对测量的电压u、电流i及功率因数角ψ通过公式p
有功
＝u*i*cosψ和p
无功
＝u*i*sinψ，最终测量出试品的负载损耗。
15.一种低频变压器的空载和负载试验系统，应用前述的一种低频变压器的空载和负载试验方法，包括：变频电源1、功率分析仪2、中间变压器3和电容器组5。
16.如图1所示，是本发明实施例的低频变压器的空载试验系统的示意图。低频变压器的空载试验系统的连接结构为：变频电源1入口侧与380v电源相连接，变频电源1出口侧与中间变压器3低压侧相连接，中间变压器3的高压侧给相应的待试验低频变压器4提供空载试验电源，中间变压器3的高压侧连接功率分析仪2，功率分析仪2集成有电压互感器pt和电流互感器ct，电压互感器pt用于测量低频电压u，电流互感器ct用于测量低频电流i，功率分
析仪2可以对测量的电压u、电流i及功率因数角ψ通过公式p
有功
＝u*i*cosψ和p
无功
＝u*i*sinψ，最终测量出试品的空载损耗。由于低频状态下，中间变压器3的铁芯更容易处于饱和状态，因此中间变压器3的高压额定电压与额定频率与被试品低频变压器4的低压额定电压和额定频率一般需要满足以下关系：ur1/h1》ur2/h2，其中ur1是中间变压器3的高压额定电压，h1是中间变压器3的额定频率，ur2是被试品低频变压器4的低压额定电压，h2是被试品低频变压器4的额定频率。该空载试验系统的连接结构，通过选择不同容量的中间变压器3，一般可以适用于额定频率20hz～50hz的低频变压器4的空载试验。
17.如图2所示，是本发明实施例的低频变压器的负载试验系统的示意图。低频变压器的负载试验系统的连接结构为：变频电源1入口侧与380v电源相连接，变频电源1出口侧与中间变压器3低压侧相连接，中间变压器3的高压侧给相应的待试验低频变压器4提供负载试验电源，电容器组5并联在中间变压器3的出口侧，中间变压器3的高压侧连接功率分析仪2，功率分析仪2集成有电压互感器pt和电流互感器ct，电压互感器pt用于测量低频电压u，电流互感器ct用于测量低频电流i。功率分析仪2可以对测量的电压u、电流i及功率因数角ψ，通过公式p
有功
＝u*i*cosψ和p
无功
＝u*i*sinψ，最终测量出试品的负载损耗。考虑到大功率变频电源的容量有限，电容器组5并联在中间变压器3的出口侧(即试品加压侧)，通过电容补偿电流，减少负载试验变频电源的输出电流。该负载试验系统的连接结构，通过选择不同容量的中间变压器3，一般适用于额定频率20hz～50hz的低频变压器4的负载试验。
18.变压器的负载损耗认为有两大部分组成，一部分是线圈的直流电阻损耗p
直阻
，其数值与电流i和电阻r的关系是p
直阻
＝i2*r，这部分损耗与电源的频率无关，另一部分可统称为附加损耗，当变压器附加损耗占总损耗比例不是很大时，通过比较不同频率的损耗数据，有以下经验公式，p1/pn＝(f1/fn)2，公式中p1是电源频率为f1时的附加损耗，pn是电源频率为fn时的附加损耗。
19.本发明实施例中，所述的变频电源1采用两台450kw变频电源产品并联组成，为系统试验提供电源支持。
20.本发明实施例中，功率分析仪2中的互感器部分，使用可在低频状态下正常工作的磁通门电流互感器ct和电压互感器pt。
21.最后需要说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此。本领域技术人员应该理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。