專利名稱：一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)及測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)及測量方法，屬于變壓器結(jié)構(gòu)件試驗技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國電網(wǎng)的電壓等級已向超高壓、特高壓發(fā)展，容量也逐漸增加，大型電力變壓器的單臺容量已增加到1500MVA，變壓器內(nèi)部的漏磁場增強(qiáng)，亦使變壓器結(jié)構(gòu)件局部過熱問題日益突出。加上受運(yùn)輸條件影響，變壓器的尺寸受到限制，必須準(zhǔn)確評估局部過熱點，采取有利措施加以避免。變壓器中的結(jié)構(gòu)件如夾件、拉板、屏蔽、油箱等，在漏磁場的作用下會產(chǎn)生渦流損耗與磁滯損耗，導(dǎo)致變壓器附加損耗增加，嚴(yán)重時會引起結(jié)構(gòu)件局部過熱，使絕緣老化，甚至損壞。因此，分析和測量變壓器結(jié)構(gòu)件損耗及其溫升對變壓器節(jié)能降耗及安全運(yùn)行具有重要意義。目前，背景技術(shù)尚且沒有結(jié)構(gòu)件損耗和溫升同時測量的裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)及測量方法，完成變壓器結(jié)構(gòu)件損耗與溫升同時測量，解決背景技術(shù)中存在的上述問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)，包含底板、油箱、功率分析儀、變頻電源、勵磁線圈、輔助線圈和被測結(jié)構(gòu)件，勵磁線圈和輔助線圈完全相同，功率分析儀串聯(lián)在勵磁線圈側(cè)，變頻電源給勵磁線圈與輔助線圈供電，油箱、勵磁線圈、輔助線圈和被測結(jié)構(gòu)件設(shè)置在底板上；在被測結(jié)構(gòu)件表面和油箱的油道上設(shè)有測溫傳感器，通過油道和被測結(jié)構(gòu)件表面的測溫傳感器，測量被測結(jié)構(gòu)件溫升。本發(fā)明還設(shè)有勵磁線圈支架、軌道、被測結(jié)構(gòu)件支架、線圈墊塊和輔助線圈活動托板，底板上設(shè)置軌道，油箱內(nèi)平行放置被測結(jié)構(gòu)件支架和勵磁線圈支架，線圈墊塊放置在勵磁線圈支架上，輔助線圈活動托板放置在軌道上，被測結(jié)構(gòu)件放置在被測結(jié)構(gòu)件支架上，勵磁線圈固定在勵磁線圈支架上，輔助線圈放置在輔助線圈活動托板上；輔助線圈的位置通過改變輔助線圈活動托板在軌道上的位置來調(diào)整。輔助線圈活動托板下面裝有活動托板輪組件，可以減小輔助線圈活動托板和軌道之間的摩擦力，方便移動輔助線圈。輔助線圈活動托板上設(shè)有輔助線圈定位碗，勵磁線圈支架上設(shè)有勵磁線圈定位碗；軌道、輔助線圈活動托板、底板、輔助線圈定位碗、勵磁線圈定位碗均為絕緣非鐵磁材料。勵磁線圈支架上開導(dǎo)油孔，用于線圈散熱。勵磁線圈和輔助線圈為結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的兩個方線圈，繞線方式為連續(xù)式。被測結(jié)構(gòu)件支架內(nèi)部開限位槽，將被測結(jié)構(gòu)件放置于限位槽內(nèi)，用絕緣墊塊進(jìn)行限位。勵磁線圈與輔助線圈之間的距離，是勵磁線圈與被測結(jié)構(gòu)件之間距離的兩倍；所述的被測結(jié)構(gòu)件的最大寬度大于勵磁線圈最大寬度1. 5倍以上。一種使用上述測量系統(tǒng)對變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升進(jìn)行測量的方法，測量被測結(jié)構(gòu)件損耗通過兩個結(jié)構(gòu)相同的輔助線圈和勵磁線圈，構(gòu)造空間磁場對稱面，使對稱面處的磁場分布與結(jié)構(gòu)件表面的磁場分布近似，用此方法測量勵磁線圈損耗，再用勵磁線圈和被測結(jié)構(gòu)件，測量總損耗，通過做差將勵磁線圈損耗和被測結(jié)構(gòu)件損耗分離，得到被測結(jié)構(gòu)件損耗；測量被測結(jié)構(gòu)件溫升油箱中注滿變壓器油，勵磁線圈溫升通過測量熱電阻得到，在被測結(jié)構(gòu)件表面和油箱的油道上設(shè)有測溫傳感器，通過油道和被測結(jié)構(gòu)件表面的測溫傳感器，測量被測結(jié)構(gòu)件溫升。所述的測量勵磁線圈損耗將被測結(jié)構(gòu)件拿掉，勵磁線圈和輔助線圈串聯(lián)，輔助線圈與勵磁線圈相互平行對稱，變頻電源同時給勵磁線圈與輔助線圈中通入大小相等的電流，測量勵磁線圈中的電流，并利用功率分析儀的傳感器探頭采集勵磁線圈上的電壓信號，測量勵磁線圈的損耗；勵磁線圈損耗測量過程中輔助線圈保持與勵磁線圈聯(lián)結(jié)方式相同，并保證整個測試過程中勵磁線圈和輔助線圈中電流大小始終相等。所述的測量總損耗將輔助線圈從被測區(qū)域移開，只測量勵磁線圈和被測結(jié)構(gòu)件的總損耗；測量勵磁線圈和被測結(jié)構(gòu)件總損耗，測量過程中保持勵磁線圈的聯(lián)結(jié)方式和電流頻率及幅值與單獨測量勵磁線圈損耗測量時一致。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用對稱法通過分別測量勵磁線圈損耗、勵磁線圈加被測結(jié)構(gòu)件總損耗的方法，將勵磁線圈損耗和被測結(jié)構(gòu)件損耗進(jìn)行分離，得到與變壓器中磁通密度分布相近情況下被測結(jié)構(gòu)件的損耗，合理設(shè)計被試品絕緣支架，使其方便測量被試品損耗與溫升；測量系統(tǒng)和方法同時完成變壓器結(jié)構(gòu)件損耗與溫升同時測量，結(jié)合工程應(yīng)用，用于制定產(chǎn)品設(shè)計方案和驗證電磁計算方法。


圖1是本發(fā)明實施例放置油箱后示意 圖2是本發(fā)明實施例去掉油箱后示意 圖3是本發(fā)明實施例勵磁線圈支架立體示意 圖4是本發(fā)明實施例輔助線圈活動托板立體示意 圖5是本發(fā)明實施例被測結(jié)構(gòu)件支架立體示意 圖6是本發(fā)明實施例測量勵磁線圈損耗電路 圖7是本發(fā)明實施例測量總損耗電路意 圖中1、油箱；2、勵磁線圈；3、軌道；4、底板；5、輔助線圈；6、線圈墊塊；7、被測結(jié)構(gòu)件；8、勵磁線圈支架；9、線圈支架墊腳；10、導(dǎo)油孔；11、勵磁線圈定位碗；12、輔助線圈定位碗；13、活動托板限位件；14、活動托板輪組件；15、輔助線圈活動托板；16、被測結(jié)構(gòu)件支架；17、功率分析儀；18、變頻電源。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)，包含底板4、油箱1、功率分析儀17、變頻電源18、勵磁線圈2、輔助線圈5和被測結(jié)構(gòu)件7，勵磁線圈和輔助線圈完全相同，功率分析儀串聯(lián)在勵磁線圈側(cè)，變頻電源給勵磁線圈與輔助線圈供電，油箱、勵磁線圈、輔助線圈和被測結(jié)構(gòu)件設(shè)置在底板上；在被測結(jié)構(gòu)件表面和油箱的油道上設(shè)有測溫傳感器，通過油道和被測結(jié)構(gòu)件表面的測溫傳感器，測量被測結(jié)構(gòu)件溫升。本發(fā)明還設(shè)有勵磁線圈支架8、軌道3、被測結(jié)構(gòu)件支架16、線圈墊塊6和輔助線圈活動托板15，底板4上設(shè)置軌道3，油箱I內(nèi)平行放置被測結(jié)構(gòu)件支架16和勵磁線圈支架8，線圈墊塊6放置在勵磁線圈支架8上，輔助線圈活動托板放置在軌道3上，被測結(jié)構(gòu)件7放置在被測結(jié)構(gòu)件支架16上，勵磁線圈2固定在勵磁線圈支架8上，輔助線圈5放置在輔助線圈活動托板上。輔助線圈5的位置通過改變輔助線圈活動托板15在軌道3上的位置來調(diào)整。輔助線圈活動托板15下面裝有活動托板輪組件14，可以減小輔助線圈活動托板15和軌道3之間的摩擦力，方便移動輔助線圈5。輔助線圈活動托板上設(shè)有輔助線圈定位碗12，勵磁線圈支架上設(shè)有勵磁線圈定位碗11 ;軌道3、輔助線圈活動托板15、底板4、輔助線圈定位碗12、勵磁線圈定位碗11均為絕緣非鐵磁材料。勵磁線圈支架8上開導(dǎo)油孔10，用于線圈散熱。勵磁線圈2和輔助線圈5為結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的兩個方線圈，繞線方式為連續(xù)式。被測結(jié)構(gòu)件支架16內(nèi)部開限位槽，將被測結(jié)構(gòu)件放置于限位槽內(nèi)，用絕緣墊塊進(jìn)行限位。勵磁線圈2與輔助線圈5之間的距離，是勵磁線圈2與被測結(jié)構(gòu)件之間距離的兩倍。所述的被測結(jié)構(gòu)件的最大寬度大于勵磁線圈最大寬度1. 5倍以上。一種使用上述測量系統(tǒng)對變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升進(jìn)行測量的方法，測量被測結(jié)構(gòu)件損耗通過兩個結(jié)構(gòu)相同的輔助線圈和勵磁線圈，構(gòu)造空間磁場對稱面，使對稱面處的磁場分布與結(jié)構(gòu)件表面的磁場分布近似，用此方法測量勵磁線圈損耗，再用勵磁線圈和被測結(jié)構(gòu)件，測量總損耗，通過做差將勵磁線圈損耗和被測結(jié)構(gòu)件損耗分離，得到被測結(jié)構(gòu)件損耗；測量被測結(jié)構(gòu)件溫升油箱中注滿變壓器油，勵磁線圈溫升通過測量熱電阻得到，在被測結(jié)構(gòu)件表面和油箱的油道上設(shè)有測溫傳感器，通過油道和被測結(jié)構(gòu)件表面的測溫傳感器，測量被測結(jié)構(gòu)件溫升。通過變頻電源電壓，測量不同頻率、不同電流幅值情況下的勵磁線圈損耗和被測結(jié)構(gòu)件的損耗。勵磁線圈損耗測量過程中輔助線圈保持與勵磁線圈聯(lián)結(jié)方式相同，并保證整個測試過程中勵磁線圈和輔助線圈中電流大小始終相等。測量勵磁線圈和被測結(jié)構(gòu)件總損耗，測量過程中保持勵磁線圈的聯(lián)結(jié)方式和電流頻率及幅值與單獨測量勵磁線圈損耗測
量時一致。被測結(jié)構(gòu)件溫升測量前，在油箱中注滿變壓器油，將測溫傳感器放置在被測結(jié)構(gòu)件表面，同時在油道中放置測溫傳感器，待油箱內(nèi)部達(dá)到熱平衡后，記錄被測結(jié)構(gòu)件表面和油道中的溫度，計算被測結(jié)構(gòu)件表面溫升。實施例具體的測量方法為
(1)首先進(jìn)行空載測量，即測量電路中只有勵磁線圈和輔助線圈，調(diào)整輔助線圈5的位置使其與勵磁線圈的位置呈平行對稱布置；
(2)調(diào)節(jié)變頻電源的頻率和電壓幅值，直到功率分析儀顯示測量所需的電流波形，記錄此時勵磁線圈的有功功率P1 ；
(3)移開輔助線圈，電路中只保留勵磁線圈，并將被測結(jié)構(gòu)件放置于被測結(jié)構(gòu)件支架上，調(diào)節(jié)變頻電源的頻率和電壓，直到功率分析儀顯示的電流波形和步驟(2)中顯示的波形一致，記錄此時系統(tǒng)的有功功率P2 ；
(4)被測結(jié)構(gòu)件的損耗為P= (P2 — P1)；
(5)改變變頻電源的頻率和電流幅值，重復(fù)步驟(I)(2) (3) (4)，得到不同頻率，不同電流幅值作用下被測結(jié)構(gòu)件的損耗。(6)待被測結(jié)構(gòu)件的損耗測完后，將輔助線圈移到測量區(qū)域外，將測溫傳感器放置在被測結(jié)構(gòu)件表面和油箱的油道中，將油箱中注滿變壓器油，將勵磁線圈通電，待油箱內(nèi)各部位達(dá)到熱平衡后，記錄被測結(jié)構(gòu)件表面溫度和油道中油溫，計算被測結(jié)構(gòu)件溫升。所述的底板用層壓木制成；用層壓木制成勵磁線圈支架8和輔助線圈活動托板15，勵磁線圈支架上放置線圈墊塊6 ;輔助線圈活動托板15下面安裝活動托板輪組件14，并將其放置在軌道3上；將勵磁線圈2和輔助線圈5分別放置在勵磁線圈支架8和輔助線圈活動托板15上，將被測結(jié)構(gòu)件7放置在被測結(jié)構(gòu)件支架16上。
權(quán)利要求
1.一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)，其特征在于包含底板(4)、油箱(I)、功率分析儀(17)、變頻電源(18)、勵磁線圈(2)、輔助線圈(5)和被測結(jié)構(gòu)件(7)，勵磁線圈和輔助線圈完全相同，功率分析儀串聯(lián)在勵磁線圈側(cè)，變頻電源給勵磁線圈與輔助線圈供電，油箱、勵磁線圈、輔助線圈和被測結(jié)構(gòu)件設(shè)置在底板上；在被測結(jié)構(gòu)件表面和油箱的油道上設(shè)有測溫傳感器，通過油道和被測結(jié)構(gòu)件表面的測溫傳感器，測量被測結(jié)構(gòu)件溫升。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)，其特征在于還設(shè)有勵磁線圈支架(8)、軌道(3)、被測結(jié)構(gòu)件支架(16)、線圈墊塊(6)和輔助線圈活動托板(15)，底板(4)上設(shè)置軌道(3)，油箱(I)內(nèi)平行放置被測結(jié)構(gòu)件支架(16)和勵磁線圈支架(8)，線圈墊塊(6)放置在勵磁線圈支架(8)上，輔助線圈活動托板放置在軌道(3)上，被測結(jié)構(gòu)件(7)放置在被測結(jié)構(gòu)件支架(16)上，勵磁線圈(2)固定在勵磁線圈支架(8)上，輔助線圈(5)放置在輔助線圈活動托板上；輔助線圈(5)的位置通過改變輔助線圈活動托板(15)在軌道(3)上的位置來調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)，其特征在于輔助線圈活動托板(15)下面裝有活動托板輪組件(14)，可以減小輔助線圈活動托板(15)和軌道(3 )之間的摩擦力，方便移動輔助線圈(5 )。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)，其特征在于輔助線圈活動托板上設(shè)有輔助線圈定位碗(12)，勵磁線圈支架上設(shè)有勵磁線圈定位碗(11);軌道(3 )、輔助線圈活動托板(15)、底板(4 )、輔助線圈定位碗(12)、勵磁線圈定位碗(11)均為絕緣非鐵磁材料；勵磁線圈支架(8)上開導(dǎo)油孔(10)，用于線圈散熱；被測結(jié)構(gòu)件支架(16)內(nèi)部開限位槽，將被測結(jié)構(gòu)件放置于限位槽內(nèi)，用絕緣墊塊進(jìn)行限位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)，其特征在于勵磁線圈(2)和輔助線圈(5)為結(jié)構(gòu)尺寸完全相同的兩個方線圈，繞線方式為連續(xù)式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)，其特征在于勵磁線圈(2)與輔助線圈(5)之間的距離，是勵磁線圈(2)與被測結(jié)構(gòu)件之間距離的兩倍；所述的被測結(jié)構(gòu)件的最大寬度大于勵磁線圈最大寬度1. 5倍以上。
7.一種使用權(quán)利要求1所限定的測量系統(tǒng)對變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升進(jìn)行測量的方法，其特征在于測量被測結(jié)構(gòu)件損耗通過兩個結(jié)構(gòu)相同的輔助線圈和勵磁線圈，構(gòu)造空間磁場對稱面，使對稱面處的磁場分布與結(jié)構(gòu)件表面的磁場分布近似，用此方法測量勵磁線圈損耗，再用勵磁線圈和被測結(jié)構(gòu)件，測量總損耗，通過做差將勵磁線圈損耗和被測結(jié)構(gòu)件損耗分離，得到被測結(jié)構(gòu)件損耗；測量被測結(jié)構(gòu)件溫升油箱中注滿變壓器油，勵磁線圈溫升通過測量熱電阻得到，在被測結(jié)構(gòu)件表面和油箱的油道上設(shè)有測溫傳感器，通過油道和被測結(jié)構(gòu)件表面的測溫傳感器，測量被測結(jié)構(gòu)件溫升。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量方法，其特征在于所述的測量勵磁線圈損耗將被測結(jié)構(gòu)件拿掉，勵磁線圈和輔助線圈串聯(lián)，輔助線圈與勵磁線圈相互平行對稱，變頻電源同時給勵磁線圈與輔助線圈中通入大小相等的電流，測量勵磁線圈中的電流，并利用功率分析儀的傳感器探頭采集勵磁線圈上的電壓信號，測量勵磁線圈的損耗；勵磁線圈損耗測量過程中輔助線圈保持與勵磁線圈聯(lián)結(jié)方式相同，并保證整個測試過程中勵磁線圈和輔助線圈中電流大小始終相等。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量方法，其特征在于所述的測量總損耗將輔助線圈從被測區(qū)域移開，只測量勵磁線圈和被測結(jié)構(gòu)件的總損耗；測量勵磁線圈和被測結(jié)構(gòu)件總損耗，測量過程中保持勵磁線圈的聯(lián)結(jié)方式和電流頻率及幅值與單獨測量勵磁線圈損耗測量時一致。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變壓器結(jié)構(gòu)件損耗和溫升的測量系統(tǒng)及測量方法，屬于變壓器結(jié)構(gòu)件試驗技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是通過兩個結(jié)構(gòu)相同的輔助線圈和勵磁線圈，構(gòu)造空間磁場對稱面，用此方法測量勵磁線圈損耗，再用勵磁線圈和被測結(jié)構(gòu)件，測量總損耗，通過做差將勵磁線圈損耗和被測結(jié)構(gòu)件損耗分離，得到被測結(jié)構(gòu)件損耗；測量被測結(jié)構(gòu)件溫升油箱中注滿變壓器油，勵磁線圈溫升通過測量熱電阻得到，在被測結(jié)構(gòu)件表面和油箱的油道上設(shè)有測溫傳感器，通過油道和被測結(jié)構(gòu)件表面的測溫傳感器，測量被測結(jié)構(gòu)件溫升。本發(fā)明測量系統(tǒng)和方法同時完成變壓器結(jié)構(gòu)件損耗與溫升同時測量，結(jié)合工程應(yīng)用，用于制定產(chǎn)品設(shè)計方案和驗證電磁計算方法。
文檔編號G01R1/04GK103063930SQ20121057792
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者王曉燕, 程志光, 侯建江, 侯義明, 劉濤, 劉蘭榮 申請人:保定天威集團(tuán)有限公司