, 剩磁对变庄器试验中的一些影响 朱世英?保定变压器厂? 剩 磁现象 的客 观存 在直 接影响着某些试验项目 , 如电压比试 验 、 大型变压器直 流电阻测量 、 空载试验 等 。 本文还叙述了在进行上述试验 时克服 剩磁影响的措施和方法 。 叙词 ? 变压器剩磁测且误差 一 、 问题的提出 在大型变压器的某些试验 中 , 例如电压 比 、 直流电 阻测量及空载试验 , 有时会出现一 些异常现象 , 如果不仔细分析产生异 常的原 因 , 可能会做出错误的判断 。 因此 , 无论是出 厂试验或是用户对产品进行验收性的试验 , 都 要特别注意所试产品铁心内存有剩磁的影响 。 剩磁对试验数据会产生不 同程度的影响 , 这是 个有待于考虑的间题 。 二 、 剩磁的产生 一台产品 , 从铁心半成品到成品的试验 , 无非是对产沉 ? 进行绝缘试验和电气 性能的 测 量 。 在诸多项目的电气性能测量中 , 不是对试 品施加直流电压就是施加交流电压 。 如果在铁 心绕组中改变交变电流幅值的大小 , 那么交变 磁化力?的幅值? ? 也 随着改变 , 对应 不 同 的? ? 值 , 可相应的得到一系列磁滞回线 。 我 们所使用的高磁导率的电工钢片都 是软 磁 材 料 , 它的特 点就是容易磁化 , 磁滞损耗小 。 但 是 , 撤去外磁场后 , 磁性大部分消失 , 反映在 直流磁滞回线上是较低的剩磁磁通密度? ? 和较 小的矫顽磁力? 。, 磁滞回线窄而陡 , 回线包围 的面积较小 , 如图 ? 所示 。 从磁豁回线看出上升磁化曲线与下降磁化 曲线不重合 , 下降时 , 磁感应强度?的变化总 是滞后于磁场强度?的变化 。 当?下降到 零 时 , ?下降到? ?, 这种现象称为磁滞 , ? ? 称为 剩余磁感应强度 。 铁磁材料的磁化过程是不可 逆的 。 磁滞现象的产生是由于铁磁材料中的磁 畴在外磁场作用下 , 发生扩大和倒转时 , 彼此 之间产生 “摩擦” , 由于这种摩擦的存在 , 当 外磁场停止作用后 , 磁畴与外磁场方向一致的 排列被保留下来?不能恢复原 状 , 因此形成了 磁滞现象 。 由于有磁滞现象 , 则有剩磁产生的 可能 。 铁磁材料在交变磁场中磁化时 , 由于有 涡流存在 , 使磁特性曲线的形状发生畸变 。 理 论上这时 曲线的形状介于磁滞回线与 椭圆之 间 , 如图 ? 所示 。 如果只存在涡流 , 曲线形状为一椭圆,如 果只有磁滞 , 曲线形状则为一对称磁滞回线 。 实际上 , 在交流磁化下 , 磁滞和涡流都是存在 的 , 因此在这种情况下的曲线介于 以上两者之 间 。 三相变压器的空载合闸试验操作时 , 不可 能同时建立最佳合 闸状态 , 如果单独一相 合 闸 , 也要影响到其它两相铁心柱的磁通分布 。 当变压器合 闸到线路 上时 , 王相心式变压器铁 心只有一相心柱 ?合闸时电压通过零值的那相 图? ?习? 一 ? 一 呈现 出严重饱和现象 , 大的合闸电流只 出现在一相内 。 理论上 , 三相电流找不到一个 同时过零的瞬间 。 变压器空载合闸瞬时所出现 的起始电流值实际上取决于合闸瞬时 的电压波 形的相位 , 但有时也取决于变压器上次分闸后 铁心中剩磁大小和极性 。 因此 , 要消除三相合 闸的冲击电流是不可能的 。 当切断三相变压器 的空载状态时 , 同样找不到三相电流同时过零 的瞬间 , 这样 , 在铁心中将流下了剩磁 。 剩磁的测量比较麻烦 , 但变压器在额定电 压运行时 , 剩磁的大小与方向取决于前一次运 行中关断时最后半波的方向 。 ? ? 与铁磁材料运 行的最大磁通小 ? 以及该变压器铁心装配时的 工艺精度等因素有关 。 一般电力变压器在设计 时最大磁通基本上接近饱和点 , 即使电网电压 有波动 , 但也接近全电压运行 , 因此可以认为 ? ?仅与铁磁材料有关。 在不同的电压下关断施加于绕组上的电压 时有发生 , 如在空载试验时 , 控制发电机输出 电压的励磁变阻器调到最低位置 , 由于发电机 也存有剩磁 , 经过中间试验变压器与试品相接 , 切断电压时也不可能为零 。 这样就会形成 带电切断电源 , 剩磁的产生 也 就不可避免 了 。 电阻侧量时使用的是直流电流 。 为了加快 大型变压器低电阻值测量的速度 , 采用串加电 阻?在测量电路中?或加大直流电流的方法抵 消电感的影响 。 切除电流拉闸时常在电流不为 零值的情况下 , 剩磁也就产生了 。 三 、 剩磁对电压 比测量的影响 电压比试验是各种类型变压器的首 项试 验 , 国标? ? ? ? ?一? ? 中规定 , 主分接 上的 空载电压比的允许偏差取下列二值中 的较小 者 ? ? 士? ? ?, ?额定电流下实际阻抗电 压 的土? ? 。 其它分接上的空载电压比的允许偏 差由制造厂与使用部门商定 。 在进行电压比的测量时大都使用夕?一? 、 ?一? 、 ? ? 、 ? ?等类型 的电压比 电桥 , 他们的工作电压都比较低 , 施加于一次绕组的 电流也比较小 , 在铁心中产生的工作 磁通 很 低 , 有时可能抵消不了剩磁的影响 , 造成测得 电压比偏差超过允许范围 。 遇到这种情况 , 采 用双电压表法 。 在测量仪表保证精度 的前 提 下 , 由于施加于绕组上的电压较高 , 能够克 服 铁心中的剩磁影响 , 可以达到预期的测 量结 果 。 四 、 剩磁对大型变压器直流电阻测贵的影 响及 采取的措施 变压器的绕组有铁心时 , 磁通和电流不成 正比 。 因而电感?不是常数 , 而是电流?或磁 链梦?的函数 。 有铁心的绕组是一个非线性电 感 , 它除与 绕组尺寸有关外 , 与在其中产生磁 通的材料的磁导率林成正 比 , 与绕组匝数?的 平方成正 比 。 ? 二卜? “? ? 式中 协一绕组铁心所用材料 的磁导率 , ? ? ? ?一铁心截面积 , ? , ? ?一铁心中线长度 , ?多 ?一绕组匝数 , ? 一绕组电感 , ? 。 变压器直流 电阻测量的电路中 , 绕组本身 的电阻值很小 , 电感值是上面的一个数值 。 电 路从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态所经 过的电磁过程称之为电路中的过渡过程 。 电路 中过渡过程的产生主要是由于接通 、 断开时电 动势的骤然改变或参数的骤然改变等 , 这些改 变称为换路 。 电 路和其周围的电磁场是不可分 割的 , 电路中电压电源的建立或其 量 值的 改 变 , 必然伴随着其周围电磁场的建立或场强量 值的改变 , 因而有电磁场能量的改变及其它形 式能量的转换 。 有电感 的电路中电磁能表现为 磁场能量 ? ? ? ? 含? ?名 丫 ? ? 梦? ? ? ? ? 梦犷? ? 严格地说 , 这种过程只能是连续变动的 , 故电 感中的磁链和电流一般不可能跃变 , 也就是说 不能从一个值骤然地变到另一个值 。 用乒降法测量带有较大电感的变压器直 流电阻 , 通常的接 线如图 ?所 示 。 ? 、 ?是 一 ? 一 二个正常数? 、 七表示变压器一个绕组的电 阻和电感? 。 电源供给电动势? ? ? , 电路中电 流 ?二? ? ? , ?为时间变量 。 电流?的一阶线性方 程为 ? 终与全成正 比? ?二?哀 ? , 它自。增大 到? 。 如 图 ? 所示 , 即 ? ? ? ? ? ? ? 十一 ?, 一 ? ? 一 ? ?七七 ?二 ?卜 ? ?一 普 ? ? ? 一 ?一 鲁 ? ? ? 若今李 ? 。 ? ? 则式?为线性齐次方程 ? ? ? ? , ? 。 一二甲? 十 ? 二一? 一 ? ? ?七 ? 式?的通解 ? ? ? 。军 ? , 厂? ,、 。 、? ? 勺?火一弓 一布一?, 勺? 二芍? ?幻 式中? ? 为任意常数 。 用所谓常数变易法求式? ? ?的非齐 次方程的一个特解 , 得 ? ?, 。一 令 ? ? ?一 令 , ? 。 十 一二二 ? ? 当? 。二 ?时 , ? 。 , ? , ? ? 、 ? 一节尸? ?一 ?气一一节,? 戈? 入 七 , ?二 ? , 为? ?电路的时间 常数 。 规定 ? 为电压电源已经变化了总变化量的? ? ? ? 时 所经过的时间 。 ? 愈小 , 电感绕组所能储存的 磁场能量愈小 , 过渡过程进行 得愈快 , ? 愈 大 , 在一定的电源电压下 , 电流的稳 定 值愈 小 , 所需建立的磁场能量也愈小 , 促使过渡过 程加快 。 在 ? 联结的低压绕组中 , 测业线电阻的接 线图如图?所示 。 三角联结的电阻测量电路 中 , 电流 的过渡过程是一个比较复杂的稳定过 程 。 因为电流?在?联结中被分成? , 和? ?两路, 这 两路电感相差较大 , 由于电感的影响 , 电路中 电流稳定时间很长 。 因此 , 在实践中人们总是 力图消除电感 的影响 , 出现 了不少快速测量 电阻的线路和方法 。 利用铁磁材料的特性 , 按磁感应强度?和 磁场强度?的比值画出滋导率协随?变化的曲 线 , 如图 ? 所示 。 开始卜迅速地随磁场强度? 当?增大 , 。? ? ?一 尽 ? 很快地减小 , 经过 司 户同? 、 ” ? 、 ? 一 产“夕、?” 一 一 一段时间电流就趋于稳定 , 即 ? ? 里 。 ? 则变压器绕组的直流电阻? ? ? ? 。 ?。时 , ?。二。 , 电阻上没有电压 , 而电感 两端的电压? ? ? , 稳定后 , ?。, 则 ? 自? 到。按指数规律连续减小 。 电阻两端电压? ? 始 ? ? ? ? ? ? ? 今一月 , 卜 图? ? 勺? ? ? ? 二一 二 坚二 图? 一 ? ? 增大而增大 , 达到极 大值 卜? ? 之后 开 始减 小, 随着磁性的饱和林值大为下降 , 直到相对 磁导率林 , 接近于 ? 。 这里林 ?林?拼。, 林。?二 汉 ? 一, ? 。 磁性饱和的程度越大 , 相对磁导率 人下降得越厉害 , 林的降低继而电感? 的影响 越小 。 在测量大型变压器的低压?结的线电阻时 , 为了消除电感的影响而采用加大直流电流和与 高压绕组串接起来的办法 , 就是利用高压侧通 以一定电流容易饱和 , 如图 ? 所示 。 在这里 , 裘? 不之? ? 、 嘿拌浮以北仁 电 流 ? ?州各?夕?个 ? ?一 一 ? 一 ?宁二罗几? 一 ? ? 矛?迄 一一到一一二止生土兰一匕二二一兰土止?势 。 , 。, , ?、 ?百 ? 下 ? 主? , ? 了? 止? 班 乙气幽?, ?一一?宁 ? 一 ? 一 ?宁一 ? ? 一 ? ? 一一一一上止一匕一卫一生二二七土 】 她 。, 撇 ?、 ? ? ? ? ? ?二? 五 ? ? ? ? ?对 。、”端翻?,?一 ? 一 ? ? ? 占吸一 一 ?一 一 二 ? ? ? ? ? ? ? 】 ? ? ? 】 ? ? 擎 骊亚亘亘压亘亘? 鑫 , 翻 ? ? ? ? ? ? ? ? 丫 ? ? ? , ? 口、“翻口?甲二一?宁 ?一 ? ? 十 一 ? 一 ?一一? 反向? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 一下万丁下一万万了一不丁了一一一护一丁下产一丁一份一 ?一? ?映侧? 于几 ?一子? ? ? ? ? 一? ? ? ? r 认。、 : , 1212 一一 一 l 。“产 一 一二 一了二二仁一一了一了了厂下了了一一一卞一丁叶一份一行一 2今3气侠硼10 1+于i 卜二11 0 1+1 一I RT e b ) J z , 2 , 一 J 一 丫一尸下二厂叮一下一育一下一丁一育一一川一一一兮一-