[發(fā)明專利]一種高頻降壓變壓器的中壓繞組交流電阻系數(shù)確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010639356.5
• 申請日: 2020-07-06
• 公開（公告）號: CN111751765B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李琳;袁軒;喬光堯;靳艷嬌;陳少兵;鄧占鋒;趙國亮;李衛(wèi)國;劉海軍;李芳義;楊春;石秋雨;蘇鐵山
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué);全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G01R31/62
• 分類號: G01R31/62;G01R27/02;G01R33/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 崔玥

本發(fā)明公開了本發(fā)明提出了一種高頻降壓變壓器的中壓繞組交流電阻系數(shù)確定方法，將單匝圓形利茲線繞組磁場分解成內(nèi)部磁場分量和外部磁場分量，通過根據(jù)測量的中壓繞組電流和低壓繞組電流分別計算內(nèi)部磁場分量和外部磁場分量，進(jìn)而計算得到中壓繞組的單匝圓形利茲線繞組的合成磁場，根據(jù)合成磁場求解出單根圓導(dǎo)體內(nèi)部渦流損耗密度，進(jìn)而求解出利茲線三繞組降壓變壓器中壓繞組單位長度功率損耗，最終計算出利茲線三繞組降壓變壓器中壓繞組交流電阻系數(shù)。該方法可以在利茲線三繞組高頻降壓變壓器運(yùn)行狀態(tài)確定的情況下，快速計算出中壓繞組交流電阻系數(shù)，為高頻變壓器優(yōu)化設(shè)計提供指導(dǎo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變壓器測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高頻降壓變壓器的中壓繞組交流電阻系數(shù)確定方法。

背景技術(shù)

高頻變壓器作為大規(guī)模直流源互聯(lián)、電力機(jī)車牽引系統(tǒng)以及直流電網(wǎng)等領(lǐng)域的核心設(shè)備，對能量的高效傳輸、潮流控制、高低壓側(cè)電氣隔離與電壓變換起著至關(guān)重要的作用。隨著電力電子器件的發(fā)展和應(yīng)用場合逐漸多樣化，工程中對三繞組高頻變壓器的需求逐漸增多，但現(xiàn)有的高頻變壓器繞組損耗的計算方法多針對雙繞組結(jié)構(gòu)。因此，對三繞組高頻變壓器繞組損耗進(jìn)行研究有著十分重要的意義。

當(dāng)高頻變壓器在較高的頻率下運(yùn)行時，受趨膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)的影響，繞組損耗上升。所以工程上越來越多地使用利茲線繞組來代替工頻下常用的扁銅線繞組或圓形繞組以降低高頻變壓器銅耗。目前針對利茲線繞組高頻變壓器繞組損耗的計算的研究主要針對雙繞組結(jié)構(gòu)。然而當(dāng)變壓器為三繞組降壓結(jié)構(gòu)，即中壓繞組排布在三個電壓等級繞組的中間位置時，針對雙繞組結(jié)構(gòu)的交流電阻系數(shù)的確定方法不再適用。原因在于中壓繞組的磁動勢不是由零開始上升，而是取決于變壓器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。因此如何根據(jù)變壓器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)確定三繞組降壓變壓器的中壓繞組交流電阻系數(shù)成為一個亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高頻降壓變壓器的中壓繞組交流電阻系數(shù)確定方法及系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)根據(jù)變壓器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)確定三繞組降壓變壓器的中壓繞組交流電阻系數(shù)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種高頻降壓變壓器的中壓繞組交流電阻系數(shù)確定方法，所述確定方法包括如下步驟：

測量利茲線三繞組降壓變壓器在運(yùn)行過程中的中壓繞組電流和低壓繞組電流；

利用所述中壓繞組電流和所述低壓繞組電流分別計算中壓繞組單匝利茲線繞組的內(nèi)部磁場和外部磁場；

根據(jù)中壓繞組的單匝利茲線繞組的內(nèi)部磁場和外部磁場，求解中壓繞組的利茲線單股中的渦流損耗密度；

對利茲線單股中的渦流損耗密度和利茲線填充率的乘積進(jìn)行積分，獲得中壓繞組的單位長度功率損耗；

根據(jù)中壓繞組的單位長度功率損耗，計算中壓繞組交流電阻系數(shù)。

可選的，所述利用所述中壓繞組電流和所述低壓繞組電流分別計算中壓繞組單匝利茲線繞組的內(nèi)部磁場和外部磁場，具體包括：

根據(jù)所述中壓繞組電流，利用公式計算中壓繞組的單匝利茲線繞組的內(nèi)部磁場H_int；

根據(jù)所述中壓繞組電流和所述低壓繞組電流，利用計算中壓繞組的單匝利茲線繞組的外部磁場H_ext；

其中，I₂和I₃分別為中壓繞組電流和低壓繞組電流，r_c為利茲線單匝半徑，r為極坐標(biāo)系下方向向量，y為沿繞組高度方向的方向向量，h_w為繞組高度，M₃為低壓繞組的層數(shù)，N₂和N₃分別為每層的中壓繞組和低壓繞組的匝數(shù)，k表示中壓繞組的第k層利茲線繞組；Δx為沿繞組厚度方向的增量向，Δx＝r_c+rcosθ，θ為極坐標(biāo)系下的極角。