[發明專利]一種圓柱結構非晶合金變壓器鐵心及其振動監測方法

無效

• 申請號: 201210464704.5
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102969127A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 李杰;廖志凌;洪振興
• 申請（專利權）人: 江蘇宏安變壓器有限公司
• 主分類號: H01F27/26
• 分類號: H01F27/26;H01F27/25;G01H17/00;G06N3/08
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技術領域

本發明公開了一種圓柱結構非晶合金變壓器鐵心及其振動監測方法，屬于變壓器設計制造與信號監測技術領域。

背景技術

非晶合金是將主要的材料相互溶化(其中硼、鐵、鎳、硅以及碳等為主要的選用材料)，在溶化之后的液體狀態之下，以106K/s的速度急速的冷卻下去，在冷卻之后，從合金液體形態一次成形為金屬薄片，而其固態的合金并沒有晶格與晶界這兩種的存在；所以，這樣的合金也就稱之為非晶態合金。非晶合金帶材沒有晶格和晶界存在，其磁化功率非常小，且具有良好的溫度穩定性。

在變壓器領域，非晶合金作為一種新型高科技的變壓器鐵心材料具有許多獨特性能特點，如優異的磁性、耐蝕性、耐磨性、高硬度、高強度、高電阻率等，由非晶合金帶材制成的鐵心具有高飽和磁感應強度、低矯頑力、低損耗，低激磁電流、良好的溫度穩定性，越來越受到重視，是國家推廣的節能產品之一。

目前進口的非晶合金帶材只有142mm/170mm/213mm的3種寬度，鐵心結構為三相五柱或者三相三柱結構，鐵心截面積為矩形，變壓器繞組為帶圓角矩形。矩形繞組抗短路能力差，繞組繞制工藝復雜，限制了大容量非晶合金變壓器的發展。圓形繞組抗短路能力強，繞組繞制作工藝成熟(硅鋼片式鐵心的大型變壓器都為圓形繞組)，特別適合于大容量非晶合金變壓器。矩形截面積最大只有圓形截面積的63.66％，填充率低，使大容量非晶合金變壓器成本增加。同時，由于非晶合金帶材磁致伸縮引起鐵心的振動，以及帶材間動態的電磁力引起繞組的振動等，影響機械的性能還會產生噪聲。

發明內容

針對上述缺陷和不足，本發明引入一種圓柱鐵心結構和軟測量在線監測方法到非晶合金變壓器中。該結構突破了非晶合金變壓器制造工藝難度大，制造成本高的缺點；配套使用該監測方法可以快速、實時、準確的對變壓器的振動信息進行監測。

本發明提出一種圓柱結構非晶合金變壓器鐵心及其振動在線監測方法，其內容包括：

1.一種新型非晶合金變壓器鐵心，其橫截面如圖1。

2.采用軟測量技術實現變壓器振動信息的在線監測。

3.變壓器鐵心成階梯型圓柱結構，由高導磁拉板和寬度分別為213mm、170mm、142mm的3種非晶合金帶材構成。

4.圓形鐵心主級采用高導磁材料作為拉板，虛擬增加一級鐵心，提高材料利用率，使變壓器成本降低。

5.圓形鐵心主級兩側的非晶合金帶材成對稱分布，依次為寬度為213mm、170mm、142mm的非晶合金帶材。

6.高導磁拉板和3種非晶合金帶材按照一定的比例組合成階梯圓形。

7.采用神經網絡構建軟測量模型，該軟測量模型可以實現在線監測的振動信息包括：振動幅值，振動頻率等。

8.采用RBF神經網絡構建模型。神經網絡選擇的基本變量有：額定電壓、電流，額定容量，頻率，磁通，漏磁，負載電流，電流密度、電場強度、磁場強度，損耗比，鐵心直徑，電阻率，環境溫度，繞組系數，負載系數等。

9.該RBF神經網絡的輸入層神經元的個數是根據選取輸入變量個數確定，其輸出層神經元個數是根據需要檢測的變量的個數確定，在本發明中需要監測振動幅值，振動頻率；因此，共需要2個輸出神經元。

10.RBF網絡的基函數采用高斯函數；基函數的學習中心用K-均值聚類算法獲得；權值的學習采用LMS算法。

11.該方法可以通過調整輸入和輸出層神經元的個數、輸出權值以及相關參數，來實現適應不同的變壓器以及不同的工作環境。

12.算法終止條件可以根據實際需要的精度進行設置，或設置最大迭代次數。

本發明的有益效果是：制造成本相比原來傳統結構降低25-35％，使用成本是傳統25％，使用時間越長，使用成本越低，具有長期效益；疊片系數原來為86％，現在可以達到95％到97％；線圈加工難度大大降低，工藝操作簡單，大幅度提高了工人的效率，降低工人成本，增加企業效益；產品低能耗，抗短路能力強，局放低，單位損耗可達到普通損耗的20％左右；實時精確的在線振動監測系統保障了變壓器運行和維護，具有現實意義和實用價值。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是非晶合金變壓器階梯型圓柱結構鐵心橫截面圖。

圖2是RBF神經網絡建模流程圖。

圖1中(1)非晶合金帶寬142mm，(2)非晶合金帶寬170mm，(3)非晶合金帶寬213mm，(4)高導磁拉板(虛擬主級)，(5)線圈。

具體實施方式