[發明專利]復雜工況下陽極飽和電抗器鐵心磁特性測量裝置及系統

在審

• 申請號: 201910647729.0
• 申請日: 2019-07-18
• 公開（公告）號: CN110308410A
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 張長庚;王家俊;李永建;陳怡帆
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: G01R33/12
• 分類號: G01R33/12;G01R33/00
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 王瑞

本發明公開了一種復雜工況下陽極飽和電抗器鐵心磁特性測量裝置及系統。該裝置包括非鐵磁性材料夾層、圓盤、鋸齒形夾具調節螺栓、鋸齒形夾具、防振動夾具、鋸齒形夾具定位塊、防振動夾具定位螺栓、防振動夾具定位塊、步進電機、電缸、機架、活動上板和固定上板；所述鋸齒形夾具包括活動顎、鋸齒形夾具底板、活動顎定位螺栓、固定顎和活動顎定位螺母。該系統包括所述的裝置、扭力扳手、溫度記錄儀、傾角傳感器、示波器和上位機。本裝置為陽極飽和電抗器鐵心的磁特性測量提供一種能夠模擬各種復雜工況的實驗平臺，包括模擬兩鐵心的應力變化以及鐵心氣隙的形狀和大小變化，實現對鐵心磁特性的精確測量。

技術領域

本發明涉及磁特性測量領域，具體是一種復雜工況下陽極飽和電抗器鐵心磁特性測量裝置及系統。

背景技術

換流閥是直流輸電系統中的核心裝備，飽和電抗器又是特高壓直流換流閥中重要的保護元件。隨著我國特高壓工程的建設對電工裝備提出了更高的設計要求，采用簡單的經驗公式設計模式，往往不能滿足現代特高壓輸變電性能上的要求。而且，現有的飽和電抗器設計過程中沒有仔細考慮電工材料在實際運行過程中所表現出的復雜磁特性，設計出來的電抗器往往損耗偏大，效率偏低，容易出現過電壓、過電流現象。

溫升是電抗器運行良好的重要指標，國內多物理工況模擬和磁化特性建模技術相對落后，制約著特高壓直流輸電以及晶閘管整流設備的高端化發展。非線性負載的存在使得電力系統中的諧波流入電網，運行中的飽和電抗器需要承受交直流電壓的共同作用，所以在其負載電流中必含有大量的高次諧波，這將導致電抗器鐵心硅鋼片的磁化波形發生畸變，從而出現諧波漏磁場和高次諧波損耗。這種非正弦大電流激勵產生的損耗過大且分布不均勻，可能引起電抗器的某一區域的局部過熱，從而影響到電抗器的正常運行及其使用壽命。

飽和電抗器實際運行中所產生的振動與噪聲問題也同樣值得關注，其本質是電抗器鐵心材料所受應力的作用，這種現象直接影響電抗器鐵心材料磁特性的相關變化。因此，在實際工況下，不同應力對飽和電抗器的影響也不容忽視，做出相應的磁場分布模擬、鐵心損耗預測，為優化電抗器性能與結構改進提供必要的技術支持。

目前飽和電抗器研究大多是關于鐵心的損耗和溫升，如《±1100kV特高壓直流換流閥用飽和電抗器的鐵損及溫度分布仿真》一文中采用有限元仿真的方法，研究了飽和電抗器的鐵心損耗和溫度分布規律，然而氣隙對整體磁特性的影響卻被忽略，目前也沒有完備的實驗數據可供參考。為了更準確地研究電抗器的損耗、振動、溫升等情況，不僅要分析鐵心的磁特性，氣隙的寬度、形狀也要在電抗器鐵心優化設計的考慮之內。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，提供一種復雜工況下陽極飽和電抗器鐵心磁特性測量裝置及系統。

本發明解決所述裝置技術問題的技術方案是，提供一種復雜工況下陽極飽和電抗器鐵心磁特性測量裝置，其特征在于該裝置包括非鐵磁性材料夾層、圓盤、鋸齒形夾具調節螺栓、鋸齒形夾具、防振動夾具、鋸齒形夾具定位塊、防振動夾具定位螺栓、防振動夾具定位塊、步進電機、電缸、機架、活動上板和固定上板；所述鋸齒形夾具包括活動顎、鋸齒形夾具底板、活動顎定位螺栓、固定顎和活動顎定位螺母；

所述步進電機固定于機架一側，其輸出端與電缸連接；活動上板放置在電缸的端部，固定上板通過連接板固定于機架另一側；步進電機轉動，電缸將步進電機的旋轉運動轉換成直線運動，實現活動上板的升降及角度變化；

活動上板和固定上板上均開有鋸齒形夾具燕尾槽滑道；鋸齒形夾具底板的底部與鋸齒形夾具燕尾槽滑道配合，實現鋸齒形夾具底板沿鋸齒形夾具燕尾槽滑道的移動；鋸齒形夾具定位塊分別固定于活動上板和固定上板上，開有螺紋通孔；鋸齒形夾具調節螺栓與鋸齒形夾具定位塊內部的螺紋連接，一端固定有圓盤，擰動鋸齒形夾具調節螺栓，實現鋸齒形夾具調節螺栓沿鋸齒形夾具定位塊的移動，進而實現圓盤與鋸齒形夾具底板的接觸和分離；