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专利名称：一种变压器结构件损耗和温升的测量系统及测量方法
技术领域：
本发明涉及一种变压器结构件损耗和温升的测量系统及测量方法，属于变压器结构件试验技术领域。
背景技术：
随着国民经济的发展，我国电网的电压等级已向超高压、特高压发展，容量也逐渐增加，大型电力变压器的单台容量已增加到1500MVA，变压器内部的漏磁场增强，亦使变压器结构件局部过热问题日益突出。加上受运输条件影响，变压器的尺寸受到限制，必须准确评估局部过热点，采取有利措施加以避免。变压器中的结构件如夹件、拉板、屏蔽、油箱等，在漏磁场的作用下会产生涡流损耗与磁滞损耗，导致变压器附加损耗增加，严重时会引起结构件局部过热，使绝缘老化，甚至损坏。因此，分析和测量变压器结构件损耗及其温升对变压器节能降耗及安全运行具有重要意义。目前，背景技术尚且没有结构件损耗和温升同时测量的装置及方法。

发明内容
本发明目的是提供一种变压器结构件损耗和温升的测量系统及测量方法，完成变压器结构件损耗与温升同时测量，解决背景技术中存在的上述问题。本发明的技术方案是
一种变压器结构件损耗和温升的测量系统，包含底板、油箱、功率分析仪、变频电源、励磁线圈、辅助线圈和被测结构件，励磁线圈和辅助线圈完全相同，功率分析仪串联在励磁线圈侧，变频电源给励磁线圈与辅助线圈供电，油箱、励磁线圈、辅助线圈和被测结构件设置在底板上；在被测结构件表面和油箱的油道上设有测温传感器，通过油道和被测结构件表面的测温传感器，测量被测结构件温升。本发明还设有励磁线圈支架、轨道、被测结构件支架、线圈垫块和辅助线圈活动托板，底板上设置轨道，油箱内平行放置被测结构件支架和励磁线圈支架，线圈垫块放置在励磁线圈支架上，辅助线圈活动托板放置在轨道上，被测结构件放置在被测结构件支架上，励磁线圈固定在励磁线圈支架上，辅助线圈放置在辅助线圈活动托板上；辅助线圈的位置通过改变辅助线圈活动托板在轨道上的位置来调整。辅助线圈活动托板下面装有活动托板轮组件，可以减小辅助线圈活动托板和轨道之间的摩擦力，方便移动辅助线圈。辅助线圈活动托板上设有辅助线圈定位碗，励磁线圈支架上设有励磁线圈定位碗；轨道、辅助线圈活动托板、底板、辅助线圈定位碗、励磁线圈定位碗均为绝缘非铁磁材料。励磁线圈支架上开导油孔，用于线圈散热。励磁线圈和辅助线圈为结构尺寸完全相同的两个方线圈，绕线方式为连续式。被测结构件支架内部开限位槽，将被测结构件放置于限位槽内，用绝缘垫块进行限位。励磁线圈与辅助线圈之间的距离，是励磁线圈与被测结构件之间距离的两倍；所述的被测结构件的最大宽度大于励磁线圈最大宽度1. 5倍以上。一种使用上述测量系统对变压器结构件损耗和温升进行测量的方法，测量被测结构件损耗通过两个结构相同的辅助线圈和励磁线圈，构造空间磁场对称面，使对称面处的磁场分布与结构件表面的磁场分布近似，用此方法测量励磁线圈损耗，再用励磁线圈和被测结构件，测量总损耗，通过做差将励磁线圈损耗和被测结构件损耗分离，得到被测结构件损耗；测量被测结构件温升油箱中注满变压器油，励磁线圈温升通过测量热电阻得到，在被测结构件表面和油箱的油道上设有测温传感器，通过油道和被测结构件表面的测温传感器，测量被测结构件温升。所述的测量励磁线圈损耗将被测结构件拿掉，励磁线圈和辅助线圈串联，辅助线圈与励磁线圈相互平行对称，变频电源同时给励磁线圈与辅助线圈中通入大小相等的电流，测量励磁线圈中的电流，并利用功率分析仪的传感器探头采集励磁线圈上的电压信号，测量励磁线圈的损耗；励磁线圈损耗测量过程中辅助线圈保持与励磁线圈联结方式相同，并保证整个测试过程中励磁线圈和辅助线圈中电流大小始终相等。所述的测量总损耗将辅助线圈从被测区域移开，只测量励磁线圈和被测结构件的总损耗；测量励磁线圈和被测结构件总损耗，测量过程中保持励磁线圈的联结方式和电流频率及幅值与单独测量励磁线圈损耗测量时一致。本发明的有益效果是本发明利用对称法通过分别测量励磁线圈损耗、励磁线圈加被测结构件总损耗的方法，将励磁线圈损耗和被测结构件损耗进行分离，得到与变压器中磁通密度分布相近情况下被测结构件的损耗，合理设计被试品绝缘支架，使其方便测量被试品损耗与温升；测量系统和方法同时完成变压器结构件损耗与温升同时测量，结合工程应用，用于制定产品设计方案和验证电磁计算方法。


图1是本发明实施例放置油箱后示意 图2是本发明实施例去掉油箱后示意 图3是本发明实施例励磁线圈支架立体示意 图4是本发明实施例辅助线圈活动托板立体示意 图5是本发明实施例被测结构件支架立体示意 图6是本发明实施例测量励磁线圈损耗电路 图7是本发明实施例测量总损耗电路意 图中1、油箱；2、励磁线圈；3、轨道；4、底板；5、辅助线圈；6、线圈垫块；7、被测结构件；8、励磁线圈支架；9、线圈支架垫脚；10、导油孔；11、励磁线圈定位碗；12、辅助线圈定位碗；13、活动托板限位件；14、活动托板轮组件；15、辅助线圈活动托板；16、被测结构件支架；17、功率分析仪；18、变频电源。
具体实施例方式以下结合附图，通过实施例对本发明做进一步说明。一种变压器结构件损耗和温升的测量系统，包含底板4、油箱1、功率分析仪17、变频电源18、励磁线圈2、辅助线圈5和被测结构件7，励磁线圈和辅助线圈完全相同，功率分析仪串联在励磁线圈侧，变频电源给励磁线圈与辅助线圈供电，油箱、励磁线圈、辅助线圈和被测结构件设置在底板上；在被测结构件表面和油箱的油道上设有测温传感器，通过油道和被测结构件表面的测温传感器，测量被测结构件温升。本发明还设有励磁线圈支架8、轨道3、被测结构件支架16、线圈垫块6和辅助线圈活动托板15，底板4上设置轨道3，油箱I内平行放置被测结构件支架16和励磁线圈支架8，线圈垫块6放置在励磁线圈支架8上，辅助线圈活动托板放置在轨道3上，被测结构件7放置在被测结构件支架16上，励磁线圈2固定在励磁线圈支架8上，辅助线圈5放置在辅助线圈活动托板上。辅助线圈5的位置通过改变辅助线圈活动托板15在轨道3上的位置来调整。辅助线圈活动托板15下面装有活动托板轮组件14，可以减小辅助线圈活动托板15和轨道3之间的摩擦力，方便移动辅助线圈5。辅助线圈活动托板上设有辅助线圈定位碗12，励磁线圈支架上设有励磁线圈定位碗11 ;轨道3、辅助线圈活动托板15、底板4、辅助线圈定位碗12、励磁线圈定位碗11均为绝缘非铁磁材料。励磁线圈支架8上开导油孔10，用于线圈散热。励磁线圈2和辅助线圈5为结构尺寸完全相同的两个方线圈，绕线方式为连续式。被测结构件支架16内部开限位槽，将被测结构件放置于限位槽内，用绝缘垫块进行限位。励磁线圈2与辅助线圈5之间的距离，是励磁线圈2与被测结构件之间距离的两倍。所述的被测结构件的最大宽度大于励磁线圈最大宽度1. 5倍以上。一种使用上述测量系统对变压器结构件损耗和温升进行测量的方法，测量被测结构件损耗通过两个结构相同的辅助线圈和励磁线圈，构造空间磁场对称面，使对称面处的磁场分布与结构件表面的磁场分布近似，用此方法测量励磁线圈损耗，再用励磁线圈和被测结构件，测量总损耗，通过做差将励磁线圈损耗和被测结构件损耗分离，得到被测结构件损耗；测量被测结构件温升油箱中注满变压器油，励磁线圈温升通过测量热电阻得到，在被测结构件表面和油箱的油道上设有测温传感器，通过油道和被测结构件表面的测温传感器，测量被测结构件温升。通过变频电源电压，测量不同频率、不同电流幅值情况下的励磁线圈损耗和被测结构件的损耗。励磁线圈损耗测量过程中辅助线圈保持与励磁线圈联结方式相同，并保证整个测试过程中励磁线圈和辅助线圈中电流大小始终相等。测量励磁线圈和被测结构件总损耗，测量过程中保持励磁线圈的联结方式和电流频率及幅值与单独测量励磁线圈损耗测
量时一致。被测结构件温升测量前，在油箱中注满变压器油，将测温传感器放置在被测结构件表面，同时在油道中放置测温传感器，待油箱内部达到热平衡后，记录被测结构件表面和油道中的温度，计算被测结构件表面温升。实施例具体的测量方法为
(1)首先进行空载测量，即测量电路中只有励磁线圈和辅助线圈，调整辅助线圈5的位置使其与励磁线圈的位置呈平行对称布置；
(2)调节变频电源的频率和电压幅值，直到功率分析仪显示测量所需的电流波形，记录此时励磁线圈的有功功率P1 ；
(3)移开辅助线圈，电路中只保留励磁线圈，并将被测结构件放置于被测结构件支架上，调节变频电源的频率和电压，直到功率分析仪显示的电流波形和步骤(2)中显示的波形一致，记录此时系统的有功功率P2 ；
(4)被测结构件的损耗为P= (P2 — P1)；
(5)改变变频电源的频率和电流幅值，重复步骤(I)(2) (3) (4)，得到不同频率，不同电流幅值作用下被测结构件的损耗。(6)待被测结构件的损耗测完后，将辅助线圈移到测量区域外，将测温传感器放置在被测结构件表面和油箱的油道中，将油箱中注满变压器油，将励磁线圈通电，待油箱内各部位达到热平衡后，记录被测结构件表面温度和油道中油温，计算被测结构件温升。所述的底板用层压木制成；用层压木制成励磁线圈支架8和辅助线圈活动托板15，励磁线圈支架上放置线圈垫块6 ;辅助线圈活动托板15下面安装活动托板轮组件14，并将其放置在轨道3上；将励磁线圈2和辅助线圈5分别放置在励磁线圈支架8和辅助线圈活动托板15上，将被测结构件7放置在被测结构件支架16上。
权利要求
1.一种变压器结构件损耗和温升的测量系统，其特征在于包含底板(4)、油箱(I)、功率分析仪(17)、变频电源(18)、励磁线圈(2)、辅助线圈(5)和被测结构件(7)，励磁线圈和辅助线圈完全相同，功率分析仪串联在励磁线圈侧，变频电源给励磁线圈与辅助线圈供电，油箱、励磁线圈、辅助线圈和被测结构件设置在底板上；在被测结构件表面和油箱的油道上设有测温传感器，通过油道和被测结构件表面的测温传感器，测量被测结构件温升。
2.根据权利要求1所述的一种变压器结构件损耗和温升的测量系统，其特征在于还设有励磁线圈支架(8)、轨道(3)、被测结构件支架(16)、线圈垫块(6)和辅助线圈活动托板(15)，底板(4)上设置轨道(3)，油箱(I)内平行放置被测结构件支架(16)和励磁线圈支架(8)，线圈垫块(6)放置在励磁线圈支架(8)上，辅助线圈活动托板放置在轨道(3)上，被测结构件(7)放置在被测结构件支架(16)上，励磁线圈(2)固定在励磁线圈支架(8)上，辅助线圈(5)放置在辅助线圈活动托板上；辅助线圈(5)的位置通过改变辅助线圈活动托板(15)在轨道(3)上的位置来调整。
3.根据权利要求2所述的一种变压器结构件损耗和温升的测量系统，其特征在于辅助线圈活动托板(15)下面装有活动托板轮组件(14)，可以减小辅助线圈活动托板(15)和轨道(3 )之间的摩擦力，方便移动辅助线圈(5 )。
4. 根据权利要求1或2所述的一种变压器结构件损耗和温升的测量系统，其特征在于辅助线圈活动托板上设有辅助线圈定位碗(12)，励磁线圈支架上设有励磁线圈定位碗(11);轨道(3 )、辅助线圈活动托板(15)、底板(4 )、辅助线圈定位碗(12)、励磁线圈定位碗(11)均为绝缘非铁磁材料；励磁线圈支架(8)上开导油孔(10)，用于线圈散热；被测结构件支架(16)内部开限位槽，将被测结构件放置于限位槽内，用绝缘垫块进行限位。
5.根据权利要求1或2所述的一种变压器结构件损耗和温升的测量系统，其特征在于励磁线圈(2)和辅助线圈(5)为结构尺寸完全相同的两个方线圈，绕线方式为连续式。
6.根据权利要求1或2所述的一种变压器结构件损耗和温升的测量系统，其特征在于励磁线圈(2)与辅助线圈(5)之间的距离，是励磁线圈(2)与被测结构件之间距离的两倍；所述的被测结构件的最大宽度大于励磁线圈最大宽度1. 5倍以上。
7.一种使用权利要求1所限定的测量系统对变压器结构件损耗和温升进行测量的方法，其特征在于测量被测结构件损耗通过两个结构相同的辅助线圈和励磁线圈，构造空间磁场对称面，使对称面处的磁场分布与结构件表面的磁场分布近似，用此方法测量励磁线圈损耗，再用励磁线圈和被测结构件，测量总损耗，通过做差将励磁线圈损耗和被测结构件损耗分离，得到被测结构件损耗；测量被测结构件温升油箱中注满变压器油，励磁线圈温升通过测量热电阻得到，在被测结构件表面和油箱的油道上设有测温传感器，通过油道和被测结构件表面的测温传感器，测量被测结构件温升。
8.根据权利要求7所述的一种变压器结构件损耗和温升的测量方法，其特征在于所述的测量励磁线圈损耗将被测结构件拿掉，励磁线圈和辅助线圈串联，辅助线圈与励磁线圈相互平行对称，变频电源同时给励磁线圈与辅助线圈中通入大小相等的电流，测量励磁线圈中的电流，并利用功率分析仪的传感器探头采集励磁线圈上的电压信号，测量励磁线圈的损耗；励磁线圈损耗测量过程中辅助线圈保持与励磁线圈联结方式相同，并保证整个测试过程中励磁线圈和辅助线圈中电流大小始终相等。
9.根据权利要求7或8所述的一种变压器结构件损耗和温升的测量方法，其特征在于所述的测量总损耗将辅助线圈从被测区域移开，只测量励磁线圈和被测结构件的总损耗；测量励磁线圈和被测结构件总损耗，测量过程中保持励磁线圈的联结方式和电流频率及幅值与单独测量励磁线圈损耗测量时一致。
全文摘要
本发明涉及一种变压器结构件损耗和温升的测量系统及测量方法，属于变压器结构件试验技术领域。技术方案是通过两个结构相同的辅助线圈和励磁线圈，构造空间磁场对称面，用此方法测量励磁线圈损耗，再用励磁线圈和被测结构件，测量总损耗，通过做差将励磁线圈损耗和被测结构件损耗分离，得到被测结构件损耗；测量被测结构件温升油箱中注满变压器油，励磁线圈温升通过测量热电阻得到，在被测结构件表面和油箱的油道上设有测温传感器，通过油道和被测结构件表面的测温传感器，测量被测结构件温升。本发明测量系统和方法同时完成变压器结构件损耗与温升同时测量，结合工程应用，用于制定产品设计方案和验证电磁计算方法。
文档编号G01R1/04GK103063930SQ20121057792
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月27日 优先权日2012年12月27日
发明者王晓燕, 程志光, 侯建江, 侯义明, 刘涛, 刘兰荣 申请人:保定天威集团有限公司