[發明專利]一種基于低頻方波的鐵磁元件勵磁特性和空載損耗的試驗和計算方法

有效

• 申請號: 201710015970.2
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號: CN106908745B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 梁仕斌;楊寧;劉濤;田慶生;王磊;杜景琦
• 申請（專利權）人: 云南電力試驗研究院（集團）有限公司
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理事務所(普通合伙) 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

一種基于低頻方波的鐵磁元件勵磁特性和空載損耗的試驗和計算方法，含如下步驟：1).建立鐵磁元件高壓側開路的等效電路模型，2).利用最小二乘法原理計算得到一組渦流損耗系數W_e和磁滯損耗系數W_h；3).完成m個低頻方波到同頻率正弦波勵磁的伏安特性曲線的折算；4).計算出各頻率的渦流損耗等效系數k_e；5).完成m個低頻正弦波波到工頻正弦波勵磁的伏安特性曲線的折算；6).求得關系曲線就是最終折算到工頻正弦波勵磁的伏安特性曲線；7).計算折算到工頻正弦波勵磁下的鐵耗值；8).得到關系曲線。本發明優點是：可成倍的縮小試驗電源容量；大大降低了試驗成本并擴寬了低頻法的應用范圍；使折算后的伏安特性曲線和空載損耗曲線更加貼近工頻實測，提高了算法的準確度。

技術領域

本發明涉及電力用鐵磁元件、互感器、電抗器進行勵磁特性試驗，特別適用于對測試電源容量有較高要求的大容量鐵磁元件的勵磁特性試驗。

技術背景

鐵磁元件、互感器等鐵磁元件是電力系統中的重要元件，其性能的好壞直接影響著電力系統的安全、經濟運行。鐵磁元件的勵磁特性試驗是檢查其性能好壞的重要技術手段，通過對鐵磁元件空載損耗和空載電流的測試可以發現鐵磁元件是否存在硅鋼片間絕緣不良，鐵芯極間、片間局部短路燒損等制造缺陷。《GB1094.1-2013電力鐵磁元件第一部分：總則》，要求將鐵磁元件的空載損耗和短路損耗測量作為例行試驗，《JB/T 501-2006電力鐵磁元件試驗導則》中規定，進行空載試驗時，應從試品各繞組中的一側繞組(一般為低壓繞組)供給額定頻率的額定電壓，其余繞組開路。

但是近年來，隨著輸變電容量的增大，鐵磁元件的電壓等級和容量也逐漸增大，這對試驗電源的容量有了更高的要求。而大容量工頻正弦波電源制造困難，成本高昂又是現有的一個客觀條件，再加之現場試驗時施加電壓過高，也造成了人身和設備的安全隱患。

因此，已有研究人員提出了采用低頻變頻電源測量鐵磁元件伏安特性的試驗方法和補償計算算法，該方法的基本理論仍然是基于IEC60044-6的低頻電源試驗法，雖然經過該算法補償使得低頻下的實驗結果更加貼近工頻試驗結果。但是，這種方法還存在一個問題：沒有考慮大容量變頻正弦波電源的制造難度，現有低頻變頻正弦波電源能輸出的低頻有限，這就大大限制了低頻法降低試驗電源容量的效果。

發明內容

針對現有的低頻正弦波試驗方法的不足，本發明提出了一種基于低頻方波的鐵磁元件勵磁特性和空載損耗的試驗和折算方法，該方法大大降低了試驗對于電源的要求，使得試驗可以更加方便、安全地進行。這種方法適用于變壓器、電流互感器，電抗器這種具有鐵芯和線圈結構的電力設備，且試驗結果與工頻(50Hz)正弦波實測結果具有一致性。

為了實現上述目標，本發明的技術方案為：

1)建立鐵磁元件高壓側開路的等效電路模型該電路由渦流損耗等效電阻R_e，磁滯損耗等效電阻R_h并聯后再與激磁電感L_m并聯構成主磁路的等效電路，之后再與直流電阻R_ct和漏感L_δ串聯，從而構成整個等效電路模型。并且在實驗開始前先利用銘牌資料計算出鐵磁元件低壓側的直流電阻R_ct和漏感L_δ。u(t)為試驗側端電壓，e(t)是鐵磁元件感應電動勢,i_m(t)是流過主勵磁L_m支路的電流，i_e(t)是渦流等效電流，i_h(t)為磁滯損耗等效電流，i(t)是試驗總勵磁電流，P_t是繞組鐵芯損耗。