一种铁磁元件空载特性低频测量方法技术

一种铁磁元件空载特性的低频测量方法，主要包括如下步骤：第一步：根据T型等效电路，建立高压侧开路等效电路，在低压侧施加2个频率不同的低频正弦波，计算各个频率下的铁心损耗；第二步：计算单位周期产生的单位磁滞和涡流损耗We和Wh，并计算折算至工频下的铁心损耗PCoren；第三步：根据涡流电流补偿算法计算折算至工频下的励磁电流Iexn、谐波含量K(k)、励磁电压Un；第四步：计算空载损耗Pn；第五步：绘制PCoren‑Un，Iexn‑Un关系曲线，以及K(k)‑Un谐波含量表格。该方法采用低频电源代替工频电源开展试验可以成倍减低试验电源容量、减小试验设备体积和重量，使试验成本更低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铁磁元件空载特性测量
，主要包含空载损耗、励磁特性、空载电流谐波含量测量，具体涉及变压器、互感器、电抗器等铁磁元件。
技术介绍
变压器、互感器、电抗器等铁磁元件作为电力系统中最重要的输变电设备，其性能的好坏直接影响着电力系统的安全、经济运行。铁磁元件的空载损耗、励磁特性和空载电流谐波含量是反应铁磁元件铁心性能的重要指标。《GB1094.1-2013电力变压器第一部分：总则》，要求空载损耗和空载电流测量为例行试验，可以作为检查和发现试品磁路中的局部缺陷和整体缺陷。《JB/T501-2006电力变压器试验导则》中规定：进行空载试验时，应从试品各绕组中的高压侧绕组(一般为低压绕组)供给额定频率的额定电压，其余绕组开路；变压器空载电流谐波测量为特殊试验，通过检测空载电流谐波构成及数值以检查铁心的饱和程度，验证设计的合理性。《GB22071.1-2008互感器试验导则第1部分：电流互感器》和《GB 22071.2-2008互感器试验导则第2部分：电压互感器》都规定需要对电压(电流)互感器进行励磁特性试验。《GB 1094.6-2011电力变压器第6部分：电抗器》也规定了电抗器须进行空载损耗的测量。但随着电网电压等级的提高，变压器等铁磁元件的电压等级和容量也逐渐增大，进行空载试验时所需要的试验设备容量、体积和重量往往很大，导致空载试验程序复杂、操作人员人身安全得不到保障。因此，寻找一种新的能简化试验过程，减轻试验设备重量和体积的铁磁元件空载特性试验方法很有必要。
技术实现思路
针对上述现有的铁磁元件空载特性测量方法的不足，本专利技术提出了一种采用低频电源进行铁磁元件空载试验。由E＝4.44fNΦ可知，铁磁元件的铁心饱和电压基本与电源频率成正比，在低频电源的激励下，能够大大降低电源电压，而空载电流基本不变，因而能成倍减小试验电源的容量。测量低频下的空载损耗、空载电流及其谐波特性，再根据相关算法计算折算至工频试验条件下的空载损耗、空载电流及其谐波含量，达到用低频试验来代替工频试验的目的。试验证明，这种方法与直接采用工频试验法具有较好的一致性。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种铁磁元件空载特性的低频测量方法，其特征是：1、建立铁磁元件高压侧开路的等效电路模型,图1所示。其中Rdc为绕组上的直流电阻，Lσ为该侧绕组漏感，Re为涡流损耗等效电阻，带磁滞回环的非线性电感Lm为励磁电感，磁滞损耗Ph包含在Lm中。iex(t)为励磁电流，im(t)为流过Lm的磁化电流，ie(t)为涡流损耗等效电流，u(t)为施加在绕组上的励磁电压；2、铁磁元件空载损耗主要是铁心损耗，铁心损耗主要由磁滞损耗和涡流损耗组成： P C o r e = P h + P e = C h fB m n V + C e Δ 2 f 2 B m 2 V = W h f + W e f 2 - - - ( 1 ) ]]>式中，Ph和Pe分别为磁滞损耗和涡流损耗；Ce为涡流损耗系数，电阻率确定；Ch为磁滞损耗系数，材料性质决定；Bm为铁心磁通峰值；f为频率；V为铁心体积；Δ为硅钢片厚度；Wh(W/Hz)和We(W/Hz2)分别为每个磁化周期产生的单位磁滞和涡流损耗。因此如果保证不同频率下的Bm一致，则可以认为We、Wh为常数，试验时，保证不同频率下的U/f一致，则可以认为Bm相等。通过两个不同频率下的铁心损耗可求出Wh和We的值；3、让绕组高压侧开路，低压侧施加电压，记录两个不同频率下U/f相等时的电压电流数据。铁损耗的计算公式： P F e = 1 T ∫ 0 T u ( t ) · i e x ( t ) d t - I e x 2 · R d c - - - ( 2 ) ]]>式中,u(t)是施加在绕组两端的电压，iex(t)是励磁电流，Iex是其有效值；4、计算各个频率下对应的铁损耗，得到： P C o r e 1 = W h f 1 + W e f 1 2 P C o r e 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁磁元件空载特性的低频测量方法，其特征在于,包括如下步骤：步骤一：根据T型等效电路，建立高压侧开路等效电路，在低压侧施加2个频率不同的低频正弦波，计算各频率下的铁心损耗；步骤二：采用插值法计算频率不同、相等E/f时的铁心损耗，计算不电压下单位周期产生的单位磁滞和涡流损耗We和Wh，并计算折算至工频下的铁心损耗PCoren；步骤三：根据涡流电流补偿算法计算折算至工频下的励磁电流Iexn、谐波含量K(k)、励磁电压Un；步骤四：根据对折算到工频下的铁损耗和铜损耗来计算空载损耗Pn；步骤五：绘制PCoren‑Un，Iexn‑Un关系曲线，以及K(k)‑Un谐波含量表格。

【技术特征摘要】
1.一种铁磁元件空载特性的低频测量方法，其特征在于,包括如下步骤：步骤一：根据T型等效电路，建立高压侧开路等效电路，在低压侧施加2个频率不同的低频正弦波，计算各频率下的铁心损耗；步骤二：采用插值法计算频率不同、相等E/f时的铁心损耗，计算不电压下单位周期产生的单位磁滞和涡流损耗We和Wh，并计算折算至工频下的铁心损耗PCoren；步骤三：根据涡流电流补偿算法计算折算至工频下的励磁电流Iexn、谐波含量K(k)、励磁电压Un；步骤四：根据对折算到工频下的铁损耗和铜损耗来计算空载损耗Pn；步骤五：绘制PCoren-Un，Iexn-Un关系曲线，以及K(k)-Un谐波含量表格。2.根据权利1要求所述一种铁磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鑫，梁仕斌，姚陈果，刘涛，王磊，田庆生，
申请(专利权)人：云南电力试验研究院集团有限公司，云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南电力技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南;53