一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法及系统与流程

1.本发明涉及高电压试验方法技术领域，具体涉及一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法及系统。


背景技术：

2.目前，正大力建设特高压直流工程、铁路轨道交通，特高压直流的单极大地运行和铁路轨道交通的轨道直流泄露电流都将造成变压器直流偏磁。变压器励磁回路因直流偏磁影响会趋于饱和，变压器励磁阻抗将大幅度下降，励磁电流增大，加剧变压器损耗、震动和发热，造成变压器损坏。
3.为避免直流偏磁对变压器影响，有直流偏磁情况区域变压器要求具备直流偏磁耐受能力。现有的变压器直流偏磁耐受能力校核方法是采用工频注入直流方式进行测试，需要两台容量等性能一致的变压器被试品，且试验电源容量要远大于变压器的空载容量，试验条件要求较高，在现场校核中不具备可行性。目前，缺少一种易于现场实施的变压器直流偏磁耐受能力校核试验方法。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是现有的变压器直流偏磁耐受能力校核方法是采用工频注入直流方式进行测试，需要两台容量等性能一致的变压器被试品，且试验电源容量要远大于变压器的空载容量，试验条件要求较高，在现场校核中不具备可行性。
5.本发明目的在于提供一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法及系统，本发明通过可控方波电压源注入和电流检测，现场检测变压器直流偏磁耐受能力。本发明解决了变压器现场无直流偏磁耐受能力试验方法的问题，使变压器励磁偏磁耐受能力要求得到可靠执行，提升变压器的运行可靠性。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.第一方面，本发明提供了一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法，该方法包括以下步骤：
8.步骤1，进行直流偏磁耐受能力试验接线：变压器一侧开路，变压器另一侧依次串接可控方波电源和电流传感器，电流传感器信号传递到电源控制单元，电源控制单元控制可控方波电源输出；
9.步骤2，变压器铁心磁通归零初始化；
10.步骤3，进行变压器直流偏磁耐受能力检测：电源控制单元控制可控方波源输出 u电压，电流传感器检测电流i，通过采集数据实时处理，形成变压器铁心实时励磁曲线；对变压器进行加压，使变压器铁心曲线实时斜率k达到预设值，停止加压；并计算此时变压器直流偏磁耐受值。
11.工作原理是：基于现有的变压器直流偏磁耐受能力校核方法是采用工频注入直流方式进行测试，需要两台容量等性能一致的变压器被试品，且试验电源容量要远大于变压
器的空载容量，试验条件要求较高，在现场校核中不具备可行性。本发明设计了一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法，该方法易于现场实施，通过可控方波电压源注入和电流检测，现场检测变压器直流偏磁耐受能力。本发明解决了变压器现场无直流偏磁耐受能力试验方法的问题，使变压器励磁偏磁耐受能力要求得到可靠执行，提升变压器的运行可靠性。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)现有实验室直流叠加工频技术校核变压器直流偏磁耐受能力方法，所需设备极为庞大，本发明提出的方法，简化了试验设备。(2)目前，电网均对变压器提出了直流偏磁耐受能力要求，现场没有方法执行此项能力要求的检验，本发明方法可改变这个现状。(3)使用本发明方法，在变压器直流偏磁耐受电流值检测前后，均需对变压器铁心磁通进行归零，可降低变压器在投运时的励磁涌流。
13.进一步地，步骤2中变压器铁心磁通归零初始化，具体包括：
14.控制可控方波电源输出 u电压，电流传感器检测电流达到5a(或10a)时，变压器铁心磁通量ψm达到正磁饱和状态；
15.控制可控方波电源输出-u电压，电流传感器检测电流达到-5a(或-10a)时，变压器铁心磁通量ψm达到负磁饱和状态；
16.记录变压器磁通量ψm达到正磁饱和状态到负磁饱和状态的时间2t；
17.以1.5t时间开始逐渐衰减50％施加
±
u，即实现变压器铁心磁通归零。
18.方波可控源电压施加过程如图4所示，变压器铁心磁通变化如图5所示；以1.5t时间开始逐渐衰减50％施加
±
u的过程包括四步，如下：
19.第一步：从变压器负磁饱和状态开始施加正电压1.5t，变压器磁通点到达 0.5ψm；
20.第二步：从变压器磁通 0.5ψm开始施加负电压0.75t，变压器磁通点到达-0.25ψm；
21.第三步：从变压器磁通-0.25ψm开始施加正电压0.375t，变压器磁通点到达 0.125ψm；
22.第四步：从变压器磁通 0.125ψm开始施加负电压0.1875t，变压器磁通点到达-0.0625ψm，变压器磁归零结束。
23.进一步地，步骤3中所述变压器铁心曲线实时斜率k的计算公式为：
24.∫udt＝ψ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
25.k＝dψ/di
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
26.式中，ψ指磁链，通过可控方波电源输出电压 u对时间t的积分计算得到；k表示变压器铁心曲线实时斜率，通过磁链ψ对电流传感器检测电流i的导数计算得到。
27.进一步地，步骤3中所述变压器直流偏磁耐受值i
p
的计算公式为：
[0028][0029]
式中，i
p
表示变压器直流偏磁耐受值；i表示对变压器进行加压，使变压器铁心曲线实时斜率k达到预设值时电流传感器测得的电流值；i0表示变压器额定空载电流值。
[0030]
进一步地，变压器额定空载电流值i0通过查询变压器铭牌参数得到。
[0031]
进一步地，步骤3中的预设值为k0/3，其中，k0表示变压器铁心实时励磁曲线的斜率初始值。
[0032]
进一步地，该方法的步骤3后还包括步骤4，进行变压器铁心磁通归零。
[0033]
第二方面，本发明又提供了一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验系统，该系统支持所述的一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法，该系统包括一台变压器、可控方波电源、电流传感器和电源控制单元；所述变压器的一侧开路，变压器另一侧依次串接可控方波电源和电流传感器，电流传感器信号传递到电源控制单元，电源控制单元控制可控方波电源输出；
[0034]
电源控制单元控制可控方波源输出 u电压，电流传感器检测电流i，通过采集数据实时处理，形成变压器铁心实时励磁曲线；对变压器进行加压，使变压器铁心曲线实时斜率k达到预设值，停止加压；并计算此时变压器直流偏磁耐受值，进行变压器直流偏磁耐受能力检测。
[0035]
进一步地，进行变压器直流偏磁耐受能力检测的前后均需对变压器铁心磁通进行归零，可降低变压器在投运时的励磁涌流；所述的对变压器铁心磁通进行归零的执行过程为：
[0036]
控制可控方波电源输出 u电压，电流传感器检测电流达到5a(或10a)时，变压器铁心磁通量达到正磁饱和状态；
[0037]
控制可控方波电源输出-u电压，电流传感器检测电流达到-5a(或-10a)时，变压器铁心磁通量达到负磁饱和状态；
[0038]
记录变压器磁通量达到正磁饱和状态到负磁饱和状态的时间2t；
[0039]
以1.5t时间开始逐渐衰减50％施加
±
u，即实现变压器铁心磁通归零。
[0040]
进一步地，所述变压器直流偏磁耐受值i
p
的计算公式为：
[0041][0042]
式中，i
p
表示变压器直流偏磁耐受值；i表示对变压器进行加压，使变压器铁心曲线实时斜率k达到预设值时电流传感器测得的电流值；i0表示变压器额定空载电流值，变压器额定空载电流值通过查询变压器铭牌参数得到；预设值为k0/3，k0表示变压器铁心实时励磁曲线的斜率初始值。
[0043]
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0044]
1、现有实验室直流叠加工频技术校核变压器直流偏磁耐受能力方法，所需设备极为庞大，本发明提出的方法，简化了试验设备。
[0045]
2、目前，电网均对变压器提出了直流偏磁耐受能力要求，现场没有方法执行此项能力要求的检验，本发明方法可改变这个现状。
[0046]
3、本发明方法及系统，在变压器直流偏磁耐受电流值检测前后，均需对变压器铁心磁通进行归零，可降低变压器在投运时的励磁涌流。
[0047]
4、本发明设计了一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法及系统，易于现场实施，通过可控方波电压源注入和电流检测，现场检测变压器直流偏磁耐受能力；本发明解决了变压器现场无直流偏磁耐受能力试验方法的问题，使变压器励磁偏磁耐受能力要求得到可靠执行，提升变压器的运行可靠性。
附图说明
[0048]
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部
分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
[0049]
图1为本发明一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法流程图。
[0050]
图2为本发明一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法详细流程图。
[0051]
图3为本发明一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验系统接线图。
[0052]
图4为本发明方波可控源电压施加过程示意图。
[0053]
图5为本发明变压器铁心磁通归零励磁曲线路径图。
[0054]
图6为本发明变压器铁心实时励磁曲线。
[0055]
图7为本发明方波可控源电压施加过程示意图。
具体实施方式
[0056]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
[0057]
实施例1
[0058]
如图1至图7所示，本发明一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法，如图1和图2所示，该方法包括以下步骤：
[0059]
步骤1，进行直流偏磁耐受能力试验接线：如图3所示，变压器一侧开路，变压器另一侧依次串接可控方波电源和电流传感器，电流传感器信号传递到电源控制单元，电源控制单元控制可控方波电源输出；
[0060]
步骤2，变压器铁心磁通归零初始化；这是考虑到变压器铁心初始磁通因剩磁不在零位置，直流偏磁耐受能力检测试验需将铁心磁通归零。实施时具体包括：
[0061]
控制可控方波电源输出 u电压，电流传感器检测电流达到5a时，变压器铁心磁通量ψm达到正磁饱和状态；
[0062]
控制可控方波电源输出-u电压，电流传感器检测电流达到-5a时，变压器铁心磁通量ψm达到负磁饱和状态；
[0063]
记录变压器磁通量ψm达到正磁饱和状态到负磁饱和状态的时间2t；
[0064]
以1.5t时间开始逐渐衰减50％施加
±
u，即实现变压器铁心磁通归零。
[0065]
以1.5t时间开始逐渐衰减50％施加
±
u的过程包括四步，如下：
[0066]
第一步：从变压器负磁饱和状态开始施加正电压1.5t，变压器磁通点到达 0.5ψm；
[0067]
第二步：从变压器磁通 0.5ψm开始施加负电压0.75t，变压器磁通点到达-0.25ψm；
[0068]
第三步：从变压器磁通-0.25ψm开始施加正电压0.375t，变压器磁通点到达 0.125ψm；
[0069]
第四步：从变压器磁通 0.125ψm开始施加负电压0.1875t，变压器磁通点到达-0.0625ψm，变压器磁归零结束。
[0070]
方波可控源电压施加过程如图4所示，变压器铁心磁通变化如图5所示。
[0071]
步骤3，进行变压器直流偏磁耐受能力检测：电源控制单元控制可控方波源输出 u电压，电流传感器检测电流i，通过采集数据实时处理，形成变压器铁心实时励磁曲线，如图
6所示；变压器铁心励磁曲线初始点斜率为k0，对变压器进行加压，加压过程中，将变压器铁心曲线实时斜率k与初始k0比较，在k为k0/3时，记录此时电流值i，停止加压，加压过程如图7所示。并计算此时变压器直流偏磁耐受值。
[0072]
具体地：直流偏磁耐受能力试验接线如图3所示，变压器一侧开路一侧串接可控方波电源和电流传感器，电流传感器信号传递到电源控制单元，电源控制单元控制可控方波电源输出。
[0073]
所述变压器铁心曲线实时斜率k的计算公式为：
[0074]
∫udt＝ψ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0075]
k＝dψ/di
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0076]
式中，ψ指磁链，通过可控方波电源输出电压 u对时间t的积分计算得到；k表示变压器铁心曲线实时斜率，通过磁链ψ对电流传感器检测电流i的导数计算得到。
[0077]
具体地：所述变压器直流偏磁耐受值i
p
的计算公式为：
[0078][0079]
式中，i
p
表示变压器直流偏磁耐受值；i表示对变压器进行加压，使变压器铁心曲线实时斜率k达到预设值k0/3时电流传感器测得的电流值；i0表示变压器额定空载电流值。
[0080]
其中，变压器额定空载电流值i0通过查询变压器铭牌参数得到。
[0081]
步骤4，进行变压器铁心磁通归零，即重复步骤2即可。
[0082]
工作原理是：基于现有的变压器直流偏磁耐受能力校核方法是采用工频注入直流方式进行测试，需要两台容量等性能一致的变压器被试品，且试验电源容量要远大于变压器的空载容量，试验条件要求较高，在现场校核中不具备可行性。本发明设计了一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法，该方法易于现场实施，通过可控方波电压源注入和电流检测，现场检测变压器直流偏磁耐受能力。本发明解决了变压器现场无直流偏磁耐受能力试验方法的问题，使变压器励磁偏磁耐受能力要求得到可靠执行，提升变压器的运行可靠性。
[0083]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0084]
(1)现有实验室直流叠加工频技术校核变压器直流偏磁耐受能力方法，所需设备极为庞大，本发明提出的方法，简化了试验设备。
[0085]
(2)目前，电网均对变压器提出了直流偏磁耐受能力要求，现场没有方法执行此项能力要求的检验，本发明方法可改变这个现状。
[0086]
(3)使用本发明方法，在变压器直流偏磁耐受电流值检测前后，均需对变压器铁心磁通进行归零，可降低变压器在投运时的励磁涌流。
[0087]
实施例2
[0088]
如图3所示，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供了一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验系统，该系统支持实施例1所述的一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验方法，该系统包括一台变压器、可控方波电源、电流传感器和电源控制单元；所述变压器的一侧开路，变压器另一侧依次串接可控方波电源和电流传感器，电流传感器信号传递到电源控制单元，电源控制单元控制可控方波电源输出；
[0089]
电源控制单元控制可控方波源输出 u电压，电流传感器检测电流i，通过采集数据
实时处理，形成变压器铁心实时励磁曲线；对变压器进行加压，使变压器铁心曲线实时斜率k达到预设值，停止加压；并计算此时变压器直流偏磁耐受值，进行变压器直流偏磁耐受能力检测。
[0090]
本实施例中，进行变压器直流偏磁耐受能力检测的前后均需对变压器铁心磁通进行归零，可降低变压器在投运时的励磁涌流；所述的对变压器铁心磁通进行归零的执行过程为：
[0091]
控制可控方波电源输出 u电压，电流传感器检测电流达到5a时，变压器铁心磁通量ψm达到正磁饱和状态；
[0092]
控制可控方波电源输出-u电压，电流传感器检测电流达到-5a时，变压器铁心磁通量ψm达到负磁饱和状态；
[0093]
记录变压器磁通量ψm达到正磁饱和状态到负磁饱和状态的时间2t；
[0094]
以1.5t时间开始逐渐衰减50％施加
±
u，即实现变压器铁心磁通归零。
[0095]
以1.5t时间开始逐渐衰减50％施加
±
u的过程包括四个阶段，如下：
[0096]
第一个阶段：从变压器负磁饱和状态开始施加正电压1.5t，变压器磁通点到达 0.5ψm；
[0097]
第二个阶段：从变压器磁通 0.5ψm开始施加负电压0.75t，变压器磁通点到达-0.25ψm；
[0098]
第三个阶段：从变压器磁通-0.25ψm开始施加正电压0.375t，变压器磁通点到达 0.125ψm；
[0099]
第四个阶段：从变压器磁通 0.125ψm开始施加负电压0.1875t，变压器磁通点到达-0.0625ψm，变压器磁归零结束。
[0100]
方波可控源电压施加过程如图4所示，变压器铁心磁通变化如图5所示。
[0101]
本实施例中，电源控制单元控制可控方波源输出 u电压，电流传感器检测电流i，通过采集数据实时处理，形成变压器铁心实时励磁曲线，如图6所示；变压器铁心励磁曲线初始点斜率为k0，对变压器进行加压，使变压器铁心曲线实时斜率k达到预设值k0/3，在k为k0/3时，记录此时电流值i，停止加压，加压过程如图7所示；并计算此时变压器直流偏磁耐受值，进行变压器直流偏磁耐受能力检测。
[0102]
所述变压器直流偏磁耐受值i
p
的计算公式为：
[0103][0104]
式中，i
p
表示变压器直流偏磁耐受值；i表示对变压器进行加压，使变压器铁心曲线实时斜率k达到预设值时电流传感器测得的电流值；i0表示变压器额定空载电流值，变压器额定空载电流值通过查询变压器铭牌参数得到；预设值为k0/3，k0表示变压器铁心实时励磁曲线的斜率初始值。
[0105]
本发明一种变压器直流偏磁耐受能力校核现场试验系统，该系统易于现场实施，简化了试验设备；通过可控方波电压源注入和电流检测，现场检测变压器直流偏磁耐受能力。本发明解决了变压器现场无直流偏磁耐受能力试验方法的问题，使变压器励磁偏磁耐受能力要求得到可靠执行，提升变压器的运行可靠性。本发明解决了现有实验室直流叠加工频技术校核变压器直流偏磁耐受能力方法，所需设备极为庞大的问题。另外，本发明系统
在变压器直流偏磁耐受电流值检测前后，均需对变压器铁心磁通进行归零，可降低变压器在投运时的励磁涌流。
[0106]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0107]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0108]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0109]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0110]
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。