一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统及方法，该系统包括待测励磁铁芯、安装在待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；方法包括判断待测励磁铁芯的磁性能检测类型；检测待测励磁铁芯在不同条件下的各项磁性能与其他检测项的关系；出具检测报告。本发明专利技术提出的系统及方法低成本、布置灵活、结构及实现过程简单；有效且准确地实现了对工程用大型电力变压器铁芯的谐波励磁条件、直流偏磁运行条件、铁芯压应力条件的模拟；为评估工程应用大型电力变压器整机不同运行工况下的空载励磁性能提供了可靠且准确的依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种变压器用硅钢片铁芯磁性能检测技术，具体涉及一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统及方法。
技术介绍
为测试变压器用硅钢片小试样下的磁性能，GB/T 3655-2008《用爱泼斯坦方圈测量电工钢片(带)磁性能的方法》(等同采用IEC 60404-2:1996)中规定了由4组硅钢片样片(长度280～300mm，宽度30mm)组成的25cm爱泼斯坦方圈下进行比总损耗和磁极化强度的交流和直流测量系统和方法。GB/T 13789-2008《用单片测试仪测量电工钢片(带)磁性能的方法》(等同采用IEC 60404-3:2002)规定了500mm长单片组成的线圈下比总损耗和磁极化强度的测量系统和方法。为进一步评估变压器用硅钢片的应用性能，日本新日铁公司设计了能模拟并测试硅钢片加工尺寸和几何特性偏差对磁性能影响的测试平台，国内宝钢和武钢公司建立了磁致伸缩特性测试平台和硅钢片温度稳定性测试平台，能在一定程度上测试硅钢片单片磁致伸缩率和不同温度下磁性能稳定性，大型电力变压器厂则采用两台相同的实际变压器进行直流偏磁下变压器空载性能的测试。目前国内外标准规定的取向硅钢片磁特性测试系统和测试方法，以及国内外硅钢片制造商制定的硅钢片应用性能的测试平台及测试方法，在检测和评估变压器用取向硅钢片磁性能具有两点局限性：1)采用的是标准小试样，绕组中励磁硅钢片样品的布置形式与工程应用中的变压器相差甚远，测量结果不能准确评估变压器的空载损耗和空载电流；2)没有建立等效的变压器铁芯励磁模型，且能综合考虑变压器运行中直流偏磁效应、电流谐波、及铁芯压力条件时各项磁性能的测试平台。而大型电力变压器厂采用两台相同的实际变压器进行的直流偏磁下空载励磁性能的测试方法，受场地和设备限制，检测成本高、测试时间长，且不能模拟除直流偏磁外的其它变压器运行条件。随着大型电力变压器设计和制造技术的发展，为准确设计和计算变压器的空载损耗、空载励磁电流，对变压器铁芯在谐波电流下、直流偏磁等运行工况下励磁稳定进行评估，需要提供一种低成本且能模拟大型电力变压器铁芯及综合运行工况的空载励磁特性检测系统。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供的一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统及方法，该系统及方法低成本、布置灵活、结构及实现过程简单；有效且准确地实现了对工程用大型电力变压器铁芯的谐波励磁条件、直流偏磁运行条件、铁芯压应力条件的模拟；为评估工程应用大型电力变压器整机不同运行工况下的空载励磁性能提供了可靠且准确的依据。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统，所述系统包括待测励磁铁芯、安装在所述待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；所述待测励磁铁芯与所述电力变压器用硅钢片铁芯的结构、磁通密度及绕组布置形式均相同、且所述待测励磁铁芯的尺寸及绕组端电压成比例且小于所述电力变压器用硅钢片铁芯的尺寸及绕组端电压；所述变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元与所述测励磁铁芯的低压侧依次连接；所述直流电流偏置单元的高压侧与所述测励磁铁芯的高压侧连接、且所述直流电流偏置单元的低压侧与所述变频励磁电源单元连接。优选的，所述待测励磁铁芯包括竖直且平行设置的2个主柱、设置在2个所述主柱四周的矩形固定框架、分别缠设在2个所述主柱上的中高压绕组及低压绕组的绕组线圈；所述矩形固定框架包括同轴设在所述主柱两侧的2条旁轭、连接2条旁轭且垂直于
所述主柱的上铁轭及下铁轭；所述低压绕组的两端用所述铁芯磁性能测量单元、与所述变频励磁电源单元的输出端连接构成所述待测励磁铁芯的励磁和磁性能测量回路；所述中高压绕组包括相互连接的高压绕组及中压绕组，且所述中高压绕组的两端连接所述直流电流偏置单元的输出端、构成所述待测励磁铁芯的直流电流偏置回路。优选的，所述压应力加载及测量模块包括2个压应力加载及测量单元，且2个压应力加载及测量单元分别设置在所述上铁轭及下铁轭上；所述压应力加载及测量单元包括平行设置的2组加载及测量板组件、用于连接2组所述加载及测量板组件且分别设置在所述加载及测量板组件四角处的4根滑动支撑杆、及设置在所述加载及测量板组件外侧用于固定所述滑动支撑杆且设有压紧弹簧的力矩螺母；每组所述加载及测量板组件均包括设置在内侧的压应力传输板及设置在外侧的压应力承载板、及夹设在每组所述压应力传输板及压应力承载板之间压力传感器；所述滑动支撑杆及力矩螺母将所述加载及测量板组件固定在所述上铁轭或下铁轭上。优选的，所述变频励磁电源单元为输电电压、输出电流和输出频率均可调的单相正弦波励磁电源；所述变频励磁电源单元的输入端与380V三相电源连接；所述变频励磁电源单元的输出端接入由所述待测励磁铁芯的低压侧和所述铁芯磁性能测量单元组成的铁芯励磁和磁性能测量回路上；所述变频励磁电源单元的励磁电流为50Hz～2500Hz频率单相正弦波电流。优选的，所述铁芯磁性能测量单元内置有谐波电压互感器、谐波分流器及电气量变化和测量组件；所述电气量变化和测量组件用于对电压、电流及相角进行测量。优选的，所述直流电流偏置单元包括与所述待测励磁铁芯相同的辅助励磁铁芯、隔
直电容、串联的直流恒压源及可调电阻；所述辅助励磁铁芯的低压侧与所述变频励磁电源单元的输出端连接，组成所述辅助励磁铁芯的励磁回路；所述辅助励磁铁芯的高压侧、所述隔直电容与串联的所述直流恒压源及可调电阻所在支路、及所述待测励磁铁芯的高压侧串联，组成直流电流大小可调的直流电流偏置回路。一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测方法，所述方法用电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统实现，所述系统包括待测励磁铁芯、安装在所述待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；所述待测励磁铁芯与电力变压器用硅钢片铁芯的结构、磁通密度及绕组布置形式均相同、且所述待测励磁铁芯的尺寸及绕组端电压成比例小于所述电力变压器用硅钢片铁芯的尺寸及绕组端电压；所述变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元与所述测励磁铁芯的低压侧依次连接；所述直流电流偏置单元的高压侧与所述测励磁铁芯的高压侧连接、且所述直流电流偏置单元的低压侧与所述变频励磁电源单元连接；所述方法包括如下步骤：步骤1.判断所述待测励磁铁芯的磁性能检测类型；若所述磁性能检测类型为励磁频率性能检测，则进入步骤2；若所述磁性能检测类型为直流偏置电流性能检测，则进入步骤3；若所述磁性能检测类型为压应力性能检测，则进入步骤4；步骤2.检测所述待测励磁铁芯在相同压应力和相同直流偏置电流下的各项磁性能与励磁频率间的关系，进入步骤5；步骤3.检测所述待测励磁铁芯在相同压应力和相同频率励磁电流下的各项磁性能与直流偏置电流间的关系，进入步骤5；步骤4.检测所述待测励磁铁芯在相同直流偏置电流和相同频率励磁电流下的各项磁性能与压应力的关系，进入步骤5；步骤5.汇总所述待测励磁铁芯的磁性能检测结果，出具所述电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测报告。优选的，所述步骤2包括：2-1.将所述压应力加载及测量模块施加的压应力和所述直流电流偏置单元输出的直流电流大小分别调节至规定值；2-2.改变所述变频励磁电源单元施加在所述待测励磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统，其特征在于，所述系统包括待测励磁铁芯、安装在所述待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；所述待测励磁铁芯与所述电力变压器用硅钢片铁芯的结构、磁通密度及绕组布置形式均相同、且所述待测励磁铁芯的尺寸及绕组端电压成比例且小于所述电力变压器用硅钢片铁芯的尺寸及绕组端电压；所述变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元与所述测励磁铁芯的低压侧依次连接；所述直流电流偏置单元的高压侧与所述测励磁铁芯的高压侧连接、且所述直流电流偏置单元的低压侧与所述变频励磁电源单元连接。

【技术特征摘要】
1.一种电力变压器用硅钢片铁芯磁性能检测系统，其特征在于，所述系统包括待测励磁铁芯、安装在所述待测励磁铁芯上的压应力加载及测量模块、变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元及直流电流偏置单元；所述待测励磁铁芯与所述电力变压器用硅钢片铁芯的结构、磁通密度及绕组布置形式均相同、且所述待测励磁铁芯的尺寸及绕组端电压成比例且小于所述电力变压器用硅钢片铁芯的尺寸及绕组端电压；所述变频励磁电源单元、铁芯磁性能测量单元与所述测励磁铁芯的低压侧依次连接；所述直流电流偏置单元的高压侧与所述测励磁铁芯的高压侧连接、且所述直流电流偏置单元的低压侧与所述变频励磁电源单元连接。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述待测励磁铁芯包括竖直且平行设置的2个主柱、设置在2个所述主柱四周的矩形固定框架、分别缠设在2个所述主柱上的中高压绕组及低压绕组的绕组线圈；所述矩形固定框架包括同轴设在所述主柱两侧的2条旁轭、连接2条旁轭且垂直于所述主柱的上铁轭及下铁轭；所述低压绕组的两端用所述铁芯磁性能测量单元、与所述变频励磁电源单元的输出端连接构成所述待测励磁铁芯的励磁和磁性能测量回路；所述中高压绕组包括相互连接的高压绕组及中压绕组，且所述中高压绕组的两端连接所述直流电流偏置单元的输出端、构成所述待测励磁铁芯的直流电流偏置回路。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述压应力加载及测量模块包括2个压应力加载及测量单元，且2个压应力加载及测量单元分别设置在所述上铁轭及下铁轭上；所述压应力加载及测量单元包括平行设置的2组加载及测量板组件、用于连接2组所述加载及测量板组件且分别设置在所述加载及测量板组件四角处的4根滑动支撑杆、及设置在所述加载及测量板组件外侧用于固定所述滑动支撑杆且设有压紧弹簧的力矩螺母；每组所述加载及测量板组件均包括设置在内侧的压应力传输板及设置在外侧的压应力承载板、及夹设在每组所述压应力传输板及压应力承载板之间压力传感器；所述滑动支撑杆及力矩螺母将所述加载及测量板组件固定在所述上铁轭或下铁轭上。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变频励磁电源单元为输电电压、输出电流和输出频率均可调的单相正弦波励磁电源；所述变频励磁电源单元的输入端与380V三相电源连接；所述变频励磁电源单元的输出端接入由所述待测励磁铁芯的低压侧和所述铁芯磁性能测量单元组成的铁芯励磁和磁性能测量回路上；所述变频励磁电源单元的励磁电流为50Hz～2500Hz频率单相正弦波电流。5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述铁芯磁性能测量单元内置有谐波电压互感器、谐波分流器及电气量变化和测量组件；所述电气量变化和测量组件用于对电压、电流及相角进行测量。6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流电流偏置单元包括与所述待测励磁铁芯相同的辅助励磁铁芯、隔直电容、串联的直流恒压源及可调电阻；所述辅助励磁铁芯的低压侧与所述变频励磁电源单元的输出端连接，组成所述辅助励磁铁芯的励磁回...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤浩，李金忠，张书琦，仇宇舟，李博，高飞，程涣超，吴超，贾鹏飞，汪可，孙建涛，关健昕，陈宇，吴广宁，彭倩，遇心如，赵晓宇，刘雪丽，王健一，赵志刚，申泽军，徐征宇，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，西南交通大学，国网四川省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11