专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201510371580.X
申 请 日：20150629
发 明 人：周年荣黄星张林山毛天常亚东杜林唐魁
申 请 人：云南电网有限责任公司电力科学研究院重庆大学
申请人地址：650217 云南省昆明市经济技术开发区云大西路105号
公 开 日：20180814
公 开 号：CN104991136B
代 理 人：何健
代理机构：昆明大百科专利事务所 53106
摘 要：一种基于容量体积比的铜铝绕组变压器甄别方法，包括，对待检测变压器进行空载试验和短路试验，得到其实测空载损耗和实测负载损耗；判断其损耗参数是否满足国标要求，如果不满足，判定为不合格产品；当变压器损耗参数满足国标要求时，测量变压器的体积，再与变压器体积参考值进行比较，当测量体积大于最大允许偏差值时，则判定为铝绕组变压器；否则为铜绕组变压器。本发明能在不破坏绕组绝缘的情况下，可以简单快捷地进行铜铝绕组变压器的甄别。
主 权 项：1.一种基于容量体积比的铜铝绕组变压器甄别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.对待检测变压器进行空载试验和短路试验，得到其实测空载损耗和实测负载损耗；S2.判断其损耗参数是否满足国标要求，如果不满足，判定为不合格产品；S3.当变压器损耗参数满足国标要求时，测量变压器的体积，再与变压器体积参考值进行比较，当测量体积大于最大允许偏差值时，则判定为铝绕组变压器；否则为铜绕组变压器；当测量体积大于最大允许偏差值时，判定为铝绕组变压器的依据是：变压器的空载损耗P0包括铁芯损耗PFe及空载电流I0在初级线圈电阻R1上的损耗，因此空载损耗就是铁芯损耗：![]()
在一定的工作磁通密度范围内，铁芯损耗可近似写成：![]()
式中：CFe为铁芯损耗系数；Bm为最大磁通密度；f为频率；V为铁芯体积，由于CFe和f为定值，可知空载损耗由Bm和V决定，其中：![]()
式中：UN为变压器额定电压；N为线圈匝数；S1为铁心柱横截面积；铁芯的体积V为：V＝(3h+4l)·S1?????????????????(4)式中：h为铁芯柱高度；l为铁轭长度；由式(1)～(4)可得空载损耗为：![]()
取![]()
则：![]()
由于C1为定值，可知空载损耗由线圈匝数N、铁芯柱横截面积S1、铁芯柱高度h和铁轭长度l决定；变压器的负载损耗的计算方法为：负载损耗Pk包括基本损耗PX及附加损耗ΔP，Pk＝PX+ΔP≈PX????????????????(7)当短路电流为额定电流IN时，基本损耗为：![]()
式中Rk为绕组50Hz时的交流电阻，忽略集肤效应的影响，则：Rk＝ρL/S2?????????????????????????????????????(9)式中：ρ为绕组75℃时电阻率；S2为绕组导线横截面积；L为绕组长度，绕组长度可由绕组平均匝长Lp表示：L＝N·Lp??????????????????????????????????????(10)由于绕组紧密绕制于铁芯柱表面，故Lp可近似认为与铁芯柱横截面周长成正比，则：![]()
式中：k为一比例系数，S1为铁芯柱横截面积；由式(7)—(11)可得负载损耗为：![]()
取![]()
则：![]()
由于C2为定值，可知负载损耗由绕组电阻率ρ、线圈匝数N、铁芯柱横截面积S1、绕组导线横截面积S2决定；在对铜铝绕组进行判断时，前提是铝绕组变压器和铜绕组变压器的空载损耗和负载损耗相同，将式(6)带入式(13)，可得：![]()
为了便于表述，取：![]()
其中，h为铁芯柱高度，l为铁轭长度；由式(14)可知，由于绕组材质由铜换成铝，绕组电阻率由2.135×10?8Ω·m增大为3.57×10?8Ω·m，为了保持负载损耗和空载损耗同时不变，只能将系数C减小为原来的2.135/3.57＝0.598倍；由于绕组相与相之间、绕组与铁芯之间的绝缘距离相比与窗宽窗高都很小，因此窗宽lw、窗高hw主要由绕组尺寸决定，在绕组匝数一定的情况下，可近似认为窗宽窗高与绕组导线线径成正比，即与绕组导线横截面积S2的0.5次方成正比，设比例系数分别为k1、k2，则：![]()
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l＝lw+lc????????????????????????????????????(18)h＝hw+hc???????????????????????????????????(19)将式(16)?(19)带入式(15)可得：![]()
铜绕组换成铝绕组，铁轭高度hc、铁芯柱直径lc基本不变，因此C的变化趋势与S2相反，为了减小系数C，只能增大绕组导线横截面积S2，如果将变压器绕组由铜换成铝，为了使损耗参数满足国标，只能通过增大绕组导线横截面积的方法来实现，在这种情况下，由于绕组导线线径变大，铁芯的窗宽、窗高将变大，从而导致整个铁芯以及变压器整体体积的变大。
关 键 词：变压器;绕组变压器;铜铝;国标要求;体积比;判定;最大允许偏差;变压器损耗;不合格产品;测量变压器;参数满足;短路试验;空载试验;空载损耗;实测负载;损耗参数;铝绕组;铜绕组;绝缘;测量;参考;检测
法律状态：
IPC专利分类号：G01N27/02(2006.01)I
