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電力變壓器鐵芯剩磁檢測(cè)原理及實(shí)驗(yàn)分析
作者：威博特鐵芯 發(fā)布時(shí)間：2019-03-30 15:01:53 瀏覽次數(shù)：電力變壓器鐵芯剩磁檢測(cè)原理
當(dāng)變壓器鐵芯中存在剩磁時(shí)可使其產(chǎn)生更大數(shù)值的勵(lì)磁涌流，而此時(shí)的勵(lì)磁電流與無剩磁時(shí)的勵(lì)磁電流 的大區(qū)別在于勵(lì)磁電流中存在較明顯的偶次諧波勵(lì)磁電流， 勵(lì)磁電流的偶次諧波是存在剩磁的標(biāo)志。 因此可通過對(duì)勵(lì)磁電流的偶次諧波的測(cè)量來判斷是 否有剩磁的存在。 由于單相變壓器其空載電流就是鐵芯的勵(lì)磁電流， 并具有與勵(lì)磁電流完全相同的特點(diǎn)， 因此可以用單相變壓器來做實(shí)驗(yàn)。
電力變壓器鐵芯剩磁檢測(cè)原理實(shí)驗(yàn)分析
此次試驗(yàn)選取一臺(tái)單相變壓器, 先加直流電流進(jìn)行 一段時(shí)間的充磁, 然后對(duì)其做空載試驗(yàn)。 使用 TH-S型螺線管磁場(chǎng)測(cè)試組合儀來測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小, 磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小可反映剩磁量的大小, 從中可判斷 剩磁量的大小對(duì)偶次諧波含量是否有影響。
①實(shí)驗(yàn)步驟
連接好試驗(yàn)電路，如圖 1 所示。
將開關(guān) K 打到 K2 處， 用直流電流源對(duì)單相變壓 器一次側(cè)進(jìn)行直流充磁，持續(xù) 10~15min。 靜置一段時(shí) 間后， 用 TH-S 型螺線管磁場(chǎng)測(cè)試組合儀對(duì)變壓器鐵 心磁感應(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，并記錄數(shù)據(jù)。
將開關(guān) K 打到 K1 處，在變壓器一次側(cè)進(jìn)行試驗(yàn)。 調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓，先使一次側(cè)電壓升高至 25%UN，檢測(cè)勵(lì)磁電流大小，并用示波器的 FFT 分解 功能對(duì)其中的偶次諧波含量進(jìn)行分析，保存勵(lì)磁電流 波形文件，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
升高電壓，每次 10%UN，直至額定電壓 UN。每次需 檢測(cè)勵(lì)磁電流大小，用示波器對(duì)勵(lì)磁電流中的偶次諧 波含量進(jìn)行分析，保存勵(lì)磁電流波形文件，并記錄實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)。
將變壓器低壓側(cè)電壓降至“零”，然后斷開電源。 用高斯計(jì)對(duì)變壓器剩磁量進(jìn)行檢測(cè)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
②實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
將自藕變壓器的輸出電壓調(diào)整到 5V，即 25%UN， 并使示波器工作在觸發(fā)方式下, 得到合閘初始時(shí)刻勵(lì)磁電流波形的 FFT 分解圖形，如圖 2 所示。
由圖 2 可看出, 當(dāng)變壓器中存在剩磁時(shí), 即便剩 磁很小, 其勵(lì)磁電流中也含有大量的諧波，除奇次諧波 外,還含有大量的偶次諧波，且偶次諧波中以 2 次諧波的 含量明顯。 偶次諧波的含量與合閘初相角有關(guān)系, 不同的合閘初相角對(duì)偶次諧波的含量有很大影響。
將開關(guān) K 打到 K1 處，在變壓器一次側(cè)進(jìn)行試驗(yàn)。 調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓，先使一次側(cè)電壓升高至 25%UN，檢測(cè)勵(lì)磁電流大小，并用示波器的 FFT 分解 功能對(duì)其中的偶次諧波含量進(jìn)行分析，保存勵(lì)磁電流 波形文件，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
升高電壓，每次 10%UN，直至額定電壓 UN。每次需 檢測(cè)勵(lì)磁電流大小，用示波器對(duì)勵(lì)磁電流中的偶次諧 波含量進(jìn)行分析，保存勵(lì)磁電流波形文件，并記錄實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)。
將變壓器低壓側(cè)電壓降至“零”，然后斷開電源。 用高斯計(jì)對(duì)變壓器剩磁量進(jìn)行檢測(cè)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
②實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
將自藕變壓器的輸出電壓調(diào)整到 5V，即 25%UN， 并使示波器工作在觸發(fā)方式下, 得到合閘初始時(shí)刻勵(lì)磁電流波形的 FFT 分解圖形，如圖 2 所示。
由圖 2 可看出, 當(dāng)變壓器中存在剩磁時(shí), 即便剩 磁很小, 其勵(lì)磁電流中也含有大量的諧波，除奇次諧波 外,還含有大量的偶次諧波，且偶次諧波中以 2 次諧波的 含量明顯。 偶次諧波的含量與合閘初相角有關(guān)系, 不同的合閘初相角對(duì)偶次諧波的含量有很大影響。
待交流電試驗(yàn)完成后，將電源斷開，用磁場(chǎng)測(cè)試 儀的探頭測(cè)量變壓器的磁感應(yīng)強(qiáng)度，霍爾電壓幾乎為 O, 說明此時(shí)已基本沒有剩磁的存在。再將變壓器通以 25%UN，勵(lì)磁電流初始時(shí)刻波形的 FFT 分解圖形如圖 3 所示，可知當(dāng)沒有剩磁存在時(shí)，已基本沒有偶次諧波 的存在, 此時(shí)主要含有以 3 次諧波為主的奇次諧波。
③EMTP仿真
在 EMTP 軟件中建立適當(dāng)?shù)膯蜗嘧儔浩髂Ｐ停O(shè) 置合閘初相角為 0， 測(cè)得無剩磁和有剩磁兩種情況下 不同電壓等級(jí)下的勵(lì)磁電流初始時(shí)刻波形 FFT 分解 圖。 剩磁大小設(shè)定為 0.7 倍飽和磁通。 通過實(shí)驗(yàn)得出： 無剩磁時(shí),勵(lì)磁電流中無偶次諧波存在;有剩磁時(shí), 勵(lì) 磁電流中出現(xiàn)了較明顯的偶次諧波。
③EMTP仿真
在 EMTP 軟件中建立適當(dāng)?shù)膯蜗嘧儔浩髂Ｐ停O(shè) 置合閘初相角為 0， 測(cè)得無剩磁和有剩磁兩種情況下 不同電壓等級(jí)下的勵(lì)磁電流初始時(shí)刻波形 FFT 分解 圖。 剩磁大小設(shè)定為 0.7 倍飽和磁通。 通過實(shí)驗(yàn)得出： 無剩磁時(shí),勵(lì)磁電流中無偶次諧波存在;有剩磁時(shí), 勵(lì) 磁電流中出現(xiàn)了較明顯的偶次諧波。