CN107202966A - 一种变压器绕组相间漏磁场的测量方法和*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种变压器绕组相间漏磁场的测量***和方法，其中，所述变压器绕组相间漏磁场的测量***，包括：供电电源；与所述供电电源电连接的变压器绕组；连通于所述供电电源和所述变压器绕组之间线路的短路装置；设置于各个变压器绕组的相邻绕组中间位置的磁感应传感器，所述磁感应传感器用于感应相邻绕组间的漏磁场；与所述磁感应传感器电连接的电动势测量装置；与所述电动势测量装置电连接的磁密度计算装置。本申请的技术方案能够提高测量漏磁场的精度。
Description
技术领域
本申请涉及电力技术领域，尤其涉及一种变压器绕组相间漏磁场的测量方法和***。
背景技术
电力变压器作为一种静止的电气设备，能够通过电磁感应规律将交流电压转变为频率相同的另一种或几种数值不同的电压。在电力***中应用的电力变压器，其容量较大，内部绕组的变压能力普遍较强，因此容易产生由其漏磁场引起的夹件、磁屏蔽材过热的现象。
为了减少由漏磁场引起的变压器过热的情况，现有技术中通常使用霍尔传感器获取漏磁场信号，然后通过计算机进行信号处理，对漏磁场磁通密度分量进行分析，从而确定变压器的漏磁场的大小。
然而现有技术中的检测方法，由于霍尔传感器受制于检测体积以及检测位置的限制，导致现有的检测方式对变压器漏磁场的测量往往存在较大误差，进而影响对变压器的测评。
发明内容
本申请提供了一种变压器绕组相间漏磁场的测量方法和***，以解决现有的检测方式对变压器漏磁场的测量存在较大误差，影响变压器的测评的问题。
第一方面，本申请提供了一种变压器绕组相间漏磁场的测量***，包括：供电电源；与所述供电电源电连接的变压器绕组；连接于所述供电电源和所述变压器绕组之间线路的短路装置；设置于各个变压器绕组的相邻绕组中间位置的磁感应传感器，所述磁感应传感器用于感应相邻绕组间的漏磁场；与所述磁感应传感器电连接的电动势测量装置；与所述电动势测量装置电连接的磁密度计算装置。
可选地，所述磁感应传感器包括：分别设置于变压器内上下铁轭的相邻绕组中间线的磁感应传感器；分别设置于变压器绕组端部水平线的磁感应传感器；以及设置于变压器绕组的辐向中心线的磁感应传感器。
可选地，所述磁感应传感器，包括：具有预设匝数和预设截面积的电磁感应线圈；固定连接所述电磁感应线圈的测磁板，其中，所述测磁板外表面涂抹有磁屏蔽材料。
可选地，所述电动势测量装置，包括：与所述磁感应传感器电连接的平均值电压表；以及，与所述磁感应传感器电连接的电动势积分测量装置；其中，所述平均值电压表和电动势积分测量装置分别与所述磁密度计算装置电连接。
可选地，所述电动势积分测量装置包括：冲击检流计、电子积分器和磁电式磁通表中的任一种。
可选地，所述电动势测量装置包括：与所述磁感应传感器电连接的电压测量示波器，所述电压测量示波器还与所述磁密度计算装置电连接。
可选地，所述测量***还包括：与所述磁感应传感器相连的电动机，所述电动机用于控制所述磁感应传感器垂直于所述漏磁场轴线方向旋转。
第二方面，本申请的技术方案还提供了一种变压器绕组相间漏磁场的测量方法，用于上述技术方案中任一项所述的变压器绕组相间漏磁场的测量***，所述测量方法包括：根据变压器绕组相间漏磁场的分布特征，设置磁感应传感器的测磁位置；使用与所述磁感应传感器相连接的电动势测量装置，测量所述测磁位置的感应电动势；根据所述感应电动势，计算所述测磁位置的漏磁场分布。
可选地，所述根据感应电动势计算测磁位置的漏磁场分布，包括：根据所述感应电动势、所述磁感应传感器的匝数和截面积以及所述磁感应传感器相对于所述漏磁场的角速度，计算所述测磁位置的磁密度；根据所述感应电动势的积分量，以及所述磁感应传感器的匝数和截面积，计算所述测磁位置的磁密度变化量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种变压器绕组相间漏磁场的测量***的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种单个变压器绕组的磁场分布示意图；
图3为本申请实施例提供的一种磁感应传感器的分布示意图；
图4为本申请实施例提供的一种磁感应传感器的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的第一种电动势测量装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的第二种电动势测量装置的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的一种变压器绕组相间漏磁场的测量方法的流程示意图。
图1至图7所示实施例中，各结构与附图标记的对应关系如下：
1-供电电源、2-变压器绕组、3-短路装置、4-磁感应传感器、41-电磁感应线圈、42-测磁板、5-电动势测量装置、51-平均值电压表、52-电动势积分测量装置、53-电压测量示波器、6-磁密度计算装置、7-上下铁轭、8-电动机。
具体实施方式
参见图1，为本申请实施例提供的一种变压器绕组2相间漏磁场的测量***的结构示意图。如图1所示，该变压器绕组2相间漏磁场的测量***包括：
供电电源1。与所述供电电源1电连接的变压器绕组2。连通于所述供电电源1和所述变压器绕组2之间线路的短路装置3。
本申请实施例中重点研究变压器绕组2在短路状态下的漏磁场分布情况，因此通过设计短路装置3，能够对变压器绕组2进行短路，从而能够准确研究变压器绕组2在短路状态下的漏磁场分布情况。另外，本申请实施例中的变压器为三相双绕组变压器。
设置于各个变压器绕组2的相邻绕组中间位置的磁感应传感器4，所述磁感应传感器4用于感应相邻绕组间的漏磁场。
磁感应传感器4设置在各个变压器绕组2的相邻绕组中间位置，在磁感线穿过的情况下，能够在磁感线的作用下，在磁感应传感器4内部产生磁感应电流和感应电动势，进而通过计算该感应电动势，能够准确测量出相邻绕组中间位置的磁感应强度分布，即准确测量出相邻绕组间的漏磁场。通过将磁感应传感器4设置于各个变压器绕组2的相邻绕组中间位置，能够感应相邻绕组之间的漏磁场分布，为漏磁场的精确测量提供依据。
与所述磁感应传感器4电连接的电动势测量装置5；与所述电动势测量装置5电连接的磁密度计算装置6。该磁密度计算装置6包括计算机等装置。
由于磁感应传感器4设置于变压器绕组2的中间位置，在绕组磁场的作用下能够产生感应电流和感应电动势，因此通过电动势测量装置5与磁感应传感器4电连接，能够准确测量变压器绕组2中间的感应电动势，并且通过磁密度计算装置6与电动势测量装置5电连接，通过磁感应传感器4的感应电动势能够准确计算出变压器绕组2中间位置的磁密度。
本申请图1所示实施例中，磁感应传感器4设置于各个变压器绕组2的相邻绕组中间位置，从而能够感应相邻绕组间的漏磁场，电动势测量装置5与磁感应传感器4电连接，能够检测到磁感应传感器4的电动势，进而磁密度计算装置6通过该电动势能够准确计算得到磁感应传感器4所测量位置的磁密度。相比于现有的通过霍尔传感器检测漏磁场分布的方式，检测体积较小，对变压器漏磁场的测量误差较小。
对于变压器绕组2来说，单个变压器绕组2往往呈圆柱状，其磁场分布如图2所示，对于变压器相邻绕组来说，相邻绕组间的磁场会相互作用，因此，对于相邻绕组的漏磁场测量，需要考虑到变压器内上下铁轭7、变压器绕组2端部水平线、变压器绕组2的辐向中心线等位置。对应地，为了准确测量变压器绕组2的漏磁场分布，如图3所示，磁感应传感器4包括：
分别设置于变压器内上下铁轭7的相邻绕组中间线的磁感应传感器4。
分别设置于变压器绕组2端部水平线的磁感应传感器4。
以及设置于变压器绕组2的辐向中心线的磁感应传感器4。
通过在变压器内上下铁轭7的相邻绕组、变压器绕组2端部水平线和幅向中心线的位置分别设置磁感应传感器4，能够分别感应到变压器上下铁轭7、绕组端部水平线和辐向中心线的漏磁场分布，进而对变压器绕组2的各个位置的漏磁场分布进行精确整合，准确得到变压器绕组2总体的磁场分布。
其中，如图4所示，本实施例中所述的磁感应传感器4包括：具有预设匝数和预设截面积的电磁感应线圈41；
固定连接所述电磁感应线圈41的测磁板42，其中，所述测磁板42外表面涂抹有磁屏蔽材料。
电磁感应线圈41具有预设匝数和预设截面积，在变压器绕组2中的磁感线穿过时，能够产生感应电流和感应电动势，根据公式：能够求出电磁感应线圈41所在位置的磁场密度；其中，N为线圈匝数、A为变压器绕组2的截面积、B0为磁场密度，是待求量，t为时间，φ为电磁感应线圈41旋转、抽动和振动时穿过线圈的磁通量，e为感应电动势。
可选地，如图5所示，电动势测量装置包括：与所述磁感应传感器4电连接的平均值电压表51；以及，与所述磁感应传感器4电连接的电动势积分测量装置52；其中，平均值电压表51和电动势积分测量装置52分别与所述磁密度计算装置6电连接。
平均值电压表51与磁感应传感器4电连接，用于测量平均电压，即平均的感应电动势，进而计算通过磁感应传感器4的磁场密度；而电动势积分测量装置52用于测量感应电动势的积分量，进而通过该感应电动势的积分量计算通过磁感应传感器4的磁场密度的变化量。
其中，电动势积分测量装置52包括：冲击检流计、电子积分器和磁电式磁通表中的任一种。具体地，参照上述计算公式：可知，电动势积分测量装置52能够测量得到感应电动势的积分量，即∫edt；那么在测量得到∫edt后，由于变压器绕组2的匝数N和截面积A均为已知量，那么磁场密度的变化率ΔB0也能够被计算得到。
另外，如图6所示，电动势测量装置还包括：与所述磁感应传感器4电连接的电压测量示波器53，所述电压测量示波器53还与所述磁密度计算装置6电连接。
其中，为了对磁场密度进行测量，如图6所示，测量***还包括：与磁感应传感器4相连的电动机8，电动机8用于控制磁感应传感器4垂直于所述漏磁场轴线方向旋转。
当变压器相邻绕组间的磁场强度不变时，可通过电动机8(角速度为ω)带动磁感应线圈绕垂直于待测磁场轴线方向旋转，此时φ＝AB0sinωt；相应的感应电动势为：在已知感应电动势e，匝数N和截面积A，以及电动机8的角速度ω的情况下，通过该公式即可计算得到磁场密度B0。
同理，当待测磁场的磁通量随时间变化时，需要避免线圈和磁场相对运动，直接测量线圈的感应电动势e，即可确定磁场密度B0；具体地，若待测磁场的磁通量φ的变化为φ＝φ0sinωt时，根据公式：可知：e＝-NAωB0cosωt。根据该公式即可计算出磁场密度B0。
参见图7，图7为本申请实施例提供的一种变压器绕组相间漏磁场的测量方法的流程示意图，该变压器绕组相间漏磁场的测量方法用于上述实施例中任一项所述的变压器绕组相间漏磁场的测量***，如图7所示，该测量方法包括以下步骤：
S110：根据变压器绕组相间漏磁场的分布特征，设置磁感应传感器的测磁位置。
变压器绕组相间漏磁场的分布特征可参见图2，根据该分布特征设置磁感应传感器的测磁位置，如变压器内上下铁轭的相邻绕组中间线、变压器绕组端部水平线和变压器绕组的辐向中心线等位置。另外磁感应传感器在磁感线的作用下，能够产生感应电流和感应电动势，从而根据该感应电动势即可测量得到该位置的磁场密度，即漏磁场分布。
S120：使用与磁感应传感器相连接的电动势测量装置，测量测磁位置的感应电动势。
电动势测量装置与磁感应传感器电连接，能够测量得到磁感应传感器中的感应电动势，进而根据该感应电动势计算得到变压器相邻绕组间的漏磁场分布情况。
S130：根据感应电动势，计算所述测磁位置的漏磁场分布。其中，该步骤S130：根据感应电动势计算测磁位置的漏磁场分布，包括以下步骤：
根据所述感应电动势、所述磁感应传感器的匝数和截面积以及所述磁感应传感器相对于所述漏磁场的角速度，计算所述测磁位置的磁密度。
具体地，可通过电动机控制磁感应线圈在相邻绕组中绕垂直于待测磁场轴线方向旋转，此时φ＝AB0sinωt；相应地，感应电动势为在已知感应电动势e，磁感应传感器(磁感应线圈)的匝数N，截面积A和磁感应传感器的角速度ω的情况下，通过上述公式即可计算得到磁场密度B0。
综上，本申请图7所示实施例中，磁感应传感器设置于各个变压器绕组的相邻绕组中间位置，从而能够感应相邻绕组间的漏磁场，电动势测量装置与磁感应传感器电连接，能够检测到磁感应传感器的电动势，进而磁密度计算装置通过该电动势能够准确计算得到磁感应传感器所测量位置的磁密度。相比于现有的通过霍尔传感器检测漏磁场分布的方式，检测体积较小，对变压器漏磁场的测量误差较小。
本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于***实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见***实施例中的说明即可。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。
Claims (9)
1.一种变压器绕组相间漏磁场的测量***，其特征在于，包括：
供电电源(1)；
与所述供电电源(1)电连接的变压器绕组(2)；
连接于所述供电电源(1)和所述变压器绕组(2)之间线路的短路装置(3)；
设置于各个变压器绕组(2)的相邻绕组中间位置的磁感应传感器(4)，所述磁感应传感器(4)用于感应相邻绕组间的漏磁场；
与所述磁感应传感器(4)电连接的电动势测量装置(5)；
与所述电动势测量装置(5)电连接的磁密度计算装置(6)。
2.根据权利要求1所述的测量***，其特征在于，所述磁感应传感器(4)，包括：
分别设置于变压器内上下铁轭(7)的相邻绕组中间线的两个磁感应传感器；
分别设置于变压器绕组(2)端部水平线的两个磁感应传感器；以及，
设置于变压器绕组(2)的辐向中心线的磁感应传感器。
3.根据权利要求1所述的测量***，其特征在于，所述磁感应传感器(4)，包括：
具有预设匝数和预设截面积的电磁感应线圈(41)；
固定连接所述电磁感应线圈(41)的测磁板(42)，其中，所述测磁板(42)外表面涂抹有磁屏蔽材料。
4.根据权利要求1所述的测量***，其特征在于，所述电动势测量装置(5)，包括：
与所述磁感应传感器(4)电连接的平均值电压表(51)；以及，
与所述磁感应传感器(4)电连接的电动势积分测量装置(52)；
其中，所述平均值电压表(51)和电动势积分测量装置(52)分别与所述磁密度计算装置(6)电连接。
5.根据权利要求4所述的测量***，其特征在于，所述电动势积分测量装置(52)包括：
冲击检流计、电子积分器和磁电式磁通表中的任一种。
6.根据权利要求1所述的测量***，其特征在于，所述电动势测量装置(5)，包括：
与所述磁感应传感器(4)电连接的电压测量示波器(53)，所述电压测量示波器(53)还与所述磁密度计算装置(6)电连接。
7.根据权利要求1所述的测量***，其特征在于，还包括：
与所述磁感应传感器(4)相连的电动机(8)，所述电动机(8)用于控制所述磁感应传感器(4)垂直于所述漏磁场的轴线方向旋转。
8.一种变压器绕组相间漏磁场的测量方法，其特征在于，用于权利要求1-7中任一项所述的变压器绕组相间漏磁场的测量***，所述测量方法包括：
根据变压器绕组相间漏磁场的分布特征，设置磁感应传感器的测磁位置；
使用与所述磁感应传感器相连接的电动势测量装置，测量所述测磁位置的感应电动势；
根据所述感应电动势，计算所述测磁位置的漏磁场分布。
9.根据权利要求8所述的测量方法，其特征在于，所述根据感应电动势，计算测磁位置的漏磁场分布，包括：
根据所述感应电动势、所述磁感应传感器的匝数和截面积以及所述磁感应传感器相对于所述漏磁场的角速度，计算所述测磁位置的磁密度；
根据所述感应电动势的积分量，以及所述磁感应传感器的匝数和截面积，计算所述测磁位置的磁密度变化量。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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