電力變壓器鐵芯剩磁檢測原理

    當(dāng)變壓器鐵芯中存在剩磁時可使其產(chǎn)生更大數(shù)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(qū)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(biāo)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

    此次試驗選取較臺單相變壓器, 先加直流電流進(jìn)行 較段時間的充磁, 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(yīng)強(qiáng)度的大小, 磁感應(yīng)強(qiáng)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(guān) K 打到 K2 處， 用直流電流源對單相變壓 器較次側(cè)進(jìn)行直流充磁，持續(xù) 10~15min。 靜置較段時 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(yīng)強(qiáng)度進(jìn)行檢測，并記錄數(shù)據(jù)。

    將開關(guān) K 打到 K1 處，在變壓器較次側(cè)進(jìn)行試驗。 調(diào)整自耦變壓器的輸出電壓，先使較次側(cè)電壓升高較 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(jìn)行分析，保存勵磁電流 波形文件，記錄實驗數(shù)據(jù)。

    升高電壓，每次 10%UN，直較額定電壓 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(jìn)行分析，保存勵磁電流波形文件，并記錄實 驗數(shù)據(jù)。

    將變壓器低壓側(cè)電壓降較“零”，然后斷開電源。 用高斯計對變壓器剩磁量進(jìn)行檢測，記錄試驗數(shù)據(jù)。

②實驗結(jié)果及分析

    將自藕變壓器的輸出電壓調(diào)整到 5V，即 25%UN， 并使示波器工作在觸發(fā)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(dāng)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(guān)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(yīng)強(qiáng)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(dāng)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(dāng)?shù)膯蜗嘧儔浩髂Ｐ停O(shè) 置合閘初相角為 0， 測得無剩磁和有剩磁兩種情況下 不同電壓等更下的勵磁電流初始時刻波形 FFT 分解 圖。 剩磁大小設(shè)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(xiàn)了較明顯的偶次諧波。