电力变压器铁心剩磁检测方法研究

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1、研究与分析YANJIUYUFEN×电变压器铁磁梭方舔究陈文臣，刘帆，陈颢，李子浈4(1．武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072；2．重庆大学输变电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆400044；3．江苏方天电力技术有限公司，江苏南京211102；4．二滩水电开发有限责任公司，四川成都610051)和及存在剩磁会出现很大的励磁电流即励磁涌流。O引言其特点是含有很大成分的非周期分量，含有大量的高次谐波分量且以2次谐波为主，波形之间有间断，电力变压器是组成电网的重要元件之一，在电其大小和衰减时间与外加电压、铁芯

2、剩磁大小和方网的安全稳定运行中具有极其重要的作用。对电力向、回路阻抗、变压器容量及铁芯性质有关。交流磁变压器进行电压比、直流电阻测量和空载实验等操势的某半波方向与剩磁方向一致时，铁芯急骤饱和．作后会在铁芯中残留剩磁。当变压器投入运行时铁出现偶次谐波。如图1所示，一台500kV单相变压器芯剩磁使变乐器铁芯半周饱和，在励磁电流中产生具有剩磁．在施3H50％~H100％额定电压时．均出现大量谐波，这不仅．L~Dil了变压器的无功消耗，而且可较明显的偶次谐波励磁电流，励磁电流的偶次谐波能引起继电保护装置误动作，造成一定的经济

3、损失。是存在剩磁的标志。另外，铁芯的高度饱和使漏磁增加，引起金属结构件和油箱过热，局部过热将使绝缘纸老化并使变压器油分解，影响变压器的寿命。基于上述原因，在变压器运行时或投入运行前对剩磁量进行检测并采取有效措施消除或减少铁芯剩磁量十分必要，对于保护变压器正常运行、维护电力系统的稳定与安全十分重要。目前变压器铁芯剩磁检测在国内外还没有明确、成熟的方法。因此研究出一种方便有效的剩磁检测方法具有重要意义_li。1变压器铁芯剩磁产生原因及特点剩磁的产生是铁磁材料固有的磁滞现象l3l。电力变压器绕组直流电阻测试后，会在铁芯中残

4、留剩磁。一般说来，直流磁化的安匝数愈大，剩磁愈严重。具有剩磁的变压器被施Di]5oHz交流电压，当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，因铁芯饱图具有偶次谐波的励磁电流波形收稿日期：2009—08—06作者简介：陈文臣(1986)，男，四川德阳人，硕十研究生，主要研究方向为高电压与绝缘技术。YANJIUYUFENXI礅究与顿_2变压器剩磁检测原理方法电压源当变压器没有剩磁时，也会产生励磁涌流。此时涌流中的谐波主要是以3次谐波为主的奇次谐波，另外还有其它高次谐波。当变压器中存在剩磁时可使其产生更大数值的励磁涌流，而

5、此时的励磁电流与无剩磁时励磁电流的最大区别在于存在较明显的图2剩磁检测试验电路偶次谐波励磁电流，励磁电流的偶次谐波是存在剩磁的标志。因此可通过励磁电流偶次谐波的测量来判断是否存在剩余磁通。偶次谐波包含2、4、6、8⋯⋯等次谐波，而其中又以2次谐波含量最为明显。因此本文主要采取以测量2次谐波为主的谐波测量方法来判断有无剩余磁通的存在。谐波测量采用了FFT算法。用具有FFT分解功能的示波器对其空载电流进行傅立叶分解和波形记录，得出包含偶次谐波在内的各次谐波含量的分布图，从而判断是否有剩磁的存在3剩磁检测试验及结果分析第2

6、章提出了利用检测励磁电流的偶次谐波来判断有无剩磁的检测方法。对于单相变压器其空载图3施~D25％不同合闸初相角情况下励磁电流电流就是铁芯的励磁电流，并具有与励磁电流完全初始时刻FFT分解图形相同的特点。本试验选取一台单相变压器，先加直由图3可看出，当变压器中存在剩磁时，即便剩流电流进行一段时间的充磁，然后对其做空载试验。磁很小，其励磁电流中也含有大量的谐波。除奇次谐本试验还使用了TH—S型螺线管磁场测试组合仪来波外，还含有大量的偶次谐波。且偶次谐波中以2次测量磁感应强度的大小．磁感应强度的大小可反映谐波的含量最为明显

7、。偶次谐波的含量还与合闸初剩磁量的大小．从中可判断剩磁量的大小对偶次谐相角有关系，不同的合闸初相角对偶次谐波的含量波含量是否有影响。有很大影响。3，1剩磁检测试验电路待交流电试验完成后，将电源断开，用磁场测试如图2所示，当开关K接通K213~,，直流电流源就仪的探头测量变压器的磁感应强度，此时霍尔电压对单相变压器进行充磁。待充磁完毕后。可通过磁几乎为0，说明此时已基本没有剩磁的存在。再将变场测试组合仪测试单相变压器的磁场大小。然后将压器通以25％f／测得此时励磁电流初始时刻波形的开关置K1处，就接通了自耦变压器，试验

8、变压器被FFT分解图形(见图4)。由图4可知当没有剩磁存在通以交流电，此时将示波器调整到触发方式下，这样时励磁电流的FFT分解图形中已基本没有偶次谐波就可记录在合闸初始时刻的电流波形或其FFT分解的存在，此时主要含有以3次谐波为主的奇次谐波图形。试验变压器电压等级为220V／10V／5V，容量500V·A。32试验结果及分析3．2．1施h~25