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電力變壓器鐵芯剩磁檢測原理及實驗分析
作者：威博特鐵芯 發布時間：2019-03-30 15:01:53 瀏覽次數：電力變壓器鐵芯剩磁檢測原理
當變壓器鐵芯中存在剩磁時可使其產生更大數值的勵磁涌流，而此時的勵磁電流與無剩磁時的勵磁電流 的大區別在于勵磁電流中存在較明顯的偶次諧波勵磁電流， 勵磁電流的偶次諧波是存在剩磁的標志。 因此可通過對勵磁電流的偶次諧波的測量來判斷是 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磁電流， 并具有與勵磁電流完全相同的特點， 因此可以用單相變壓器來做實驗。
電力變壓器鐵芯剩磁檢測原理實驗分析
此次試驗選取一臺單相變壓器, 先加直流電流進行 一段時間的充磁, 然后對其做空載試驗。 使用 TH-S型螺線管磁場測試組合儀來測量磁感應強度的大小, 磁感應強度的大小可反映剩磁量的大小, 從中可判斷 剩磁量的大小對偶次諧波含量是否有影響。
①實驗步驟
連接好試驗電路，如圖 1 所示。
將開關 K 打到 K2 處， 用直流電流源對單相變壓 器一次側進行直流充磁，持續 10~15min。 靜置一段時 間后， 用 TH-S 型螺線管磁場測試組合儀對變壓器鐵 心磁感應強度進行檢測，并記錄數據。
將開關 K 打到 K1 處，在變壓器一次側進行試驗。 調整自耦變壓器的輸出電壓，先使一次側電壓升高至 25%UN，檢測勵磁電流大小，并用示波器的 FFT 分解 功能對其中的偶次諧波含量進行分析，保存勵磁電流 波形文件，記錄實驗數據。
升高電壓，每次 10%UN，直至額定電壓 UN。每次需 檢測勵磁電流大小，用示波器對勵磁電流中的偶次諧 波含量進行分析，保存勵磁電流波形文件，并記錄實 驗數據。
將變壓器低壓側電壓降至“零”，然后斷開電源。 用高斯計對變壓器剩磁量進行檢測，記錄試驗數據。
②實驗結果及分析
將自藕變壓器的輸出電壓調整到 5V，即 25%UN， 并使示波器工作在觸發方式下, 得到合閘初始時刻勵磁電流波形的 FFT 分解圖形，如圖 2 所示。
由圖 2 可看出, 當變壓器中存在剩磁時, 即便剩 磁很小, 其勵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系, 不同的合閘初相角對偶次諧波的含量有很大影響。
將開關 K 打到 K1 處，在變壓器一次側進行試驗。 調整自耦變壓器的輸出電壓，先使一次側電壓升高至 25%UN，檢測勵磁電流大小，并用示波器的 FFT 分解 功能對其中的偶次諧波含量進行分析，保存勵磁電流 波形文件，記錄實驗數據。
升高電壓，每次 10%UN，直至額定電壓 UN。每次需 檢測勵磁電流大小，用示波器對勵磁電流中的偶次諧 波含量進行分析，保存勵磁電流波形文件，并記錄實 驗數據。
將變壓器低壓側電壓降至“零”，然后斷開電源。 用高斯計對變壓器剩磁量進行檢測，記錄試驗數據。
②實驗結果及分析
將自藕變壓器的輸出電壓調整到 5V，即 25%UN， 并使示波器工作在觸發方式下, 得到合閘初始時刻勵磁電流波形的 FFT 分解圖形，如圖 2 所示。
由圖 2 可看出, 當變壓器中存在剩磁時, 即便剩 磁很小, 其勵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系, 不同的合閘初相角對偶次諧波的含量有很大影響。
待交流電試驗完成后，將電源斷開，用磁場測試 儀的探頭測量變壓器的磁感應強度，霍爾電壓幾乎為 O, 說明此時已基本沒有剩磁的存在。再將變壓器通以 25%UN，勵磁電流初始時刻波形的 FFT 分解圖形如圖 3 所示，可知當沒有剩磁存在時，已基本沒有偶次諧波 的存在, 此時主要含有以 3 次諧波為主的奇次諧波。
③EMTP仿真
在 EMTP 軟件中建立適當的單相變壓器模型，設 置合閘初相角為 0， 測得無剩磁和有剩磁兩種情況下 不同電壓等級下的勵磁電流初始時刻波形 FFT 分解 圖。 剩磁大小設定為 0.7 倍飽和磁通。 通過實驗得出： 無剩磁時,勵磁電流中無偶次諧波存在;有剩磁時, 勵 磁電流中出現了較明顯的偶次諧波。
③EMTP仿真
在 EMTP 軟件中建立適當的單相變壓器模型，設 置合閘初相角為 0， 測得無剩磁和有剩磁兩種情況下 不同電壓等級下的勵磁電流初始時刻波形 FFT 分解 圖。 剩磁大小設定為 0.7 倍飽和磁通。 通過實驗得出： 無剩磁時,勵磁電流中無偶次諧波存在;有剩磁時, 勵 磁電流中出現了較明顯的偶次諧波。