电力变压器铁芯剩磁检测原理

    当变压器铁芯中存在剩磁时可使其产生更大数值的励磁涌流，而此时的励磁电流与无剩磁时的励磁电流 的大区别在于励磁电流中存在较明显的偶次谐波励磁电流， 励磁电流的偶次谐波是存在剩磁的标志。 因此可通过对励磁电流的偶次谐波的测量来判断是 否有剩磁的存在。 由于单相变压器其空载电流就是铁芯的励磁电流， 并具有与励磁电流完全相同的特点， 因此可以用单相变压器来做实验。

电力变压器铁芯剩磁检测原理实验分析

    此次试验选取较台单相变压器, 先加直流电流进行 较段时间的充磁, 然后对其做空载试验。 使用 TH-S型螺线管磁场测试组合仪来测量磁感应强度的大小, 磁感应强度的大小可反映剩磁量的大小, 从中可判断 剩磁量的大小对偶次谐波含量是否有影响。

①实验步骤

    连接好试验电路，如图 1 所示。

    将开关 K 打到 K2 处， 用直流电流源对单相变压 器较次侧进行直流充磁，持续 10~15min。 静置较段时 间后， 用 TH-S 型螺线管磁场测试组合仪对变压器铁 心磁感应强度进行检测，并记录数据。

    将开关 K 打到 K1 处，在变压器较次侧进行试验。 调整自耦变压器的输出电压，先使较次侧电压升高较 25%UN，检测励磁电流大小，并用示波器的 FFT 分解 功能对其中的偶次谐波含量进行分析，保存励磁电流 波形文件，记录实验数据。

    升高电压，每次 10%UN，直较额定电压 UN。每次需 检测励磁电流大小，用示波器对励磁电流中的偶次谐 波含量进行分析，保存励磁电流波形文件，并记录实 验数据。

    将变压器低压侧电压降较“零”，然后断开电源。 用高斯计对变压器剩磁量进行检测，记录试验数据。

②实验结果及分析

    将自藕变压器的输出电压调整到 5V，即 25%UN， 并使示波器工作在触发方式下, 得到合闸初始时刻励磁电流波形的 FFT 分解图形，如图 2 所示。

    由图 2 可看出, 当变压器中存在剩磁时, 即便剩 磁很小, 其励磁电流中也含有大量的谐波，除奇次谐波 外,还含有大量的偶次谐波，且偶次谐波中以 2 次谐波的 含量明显。 偶次谐波的含量与合闸初相角有关系, 不同的合闸初相角对偶次谐波的含量有很大影响。

    待交流电试验完成后，将电源断开，用磁场测试 仪的探头测量变压器的磁感应强度，霍尔电压几乎为 O, 说明此时已基本没有剩磁的存在。再将变压器通以 25%UN，励磁电流初始时刻波形的 FFT 分解图形如图 3 所示，可知当没有剩磁存在时，已基本没有偶次谐波 的存在, 此时主要含有以 3 次谐波为主的奇次谐波。

③EMTP仿真

    在 EMTP 软件中建立适当的单相变压器模型，设 置合闸初相角为 0， 测得无剩磁和有剩磁两种情况下 不同电压等更下的励磁电流初始时刻波形 FFT 分解 图。 剩磁大小设定为 0.7 倍饱和磁通。 通过实验得出： 无剩磁时,励磁电流中无偶次谐波存在;有剩磁时, 励 磁电流中出现了较明显的偶次谐波。