一种谐波环境下车载牵引变压器绕组绕制结构的评估方法技术

本发明专利技术公开了一种谐波环境下车载牵引变压器绕组绕制结构的评估方法，包括以下步骤：首先搭建车载牵引变压器绕组绕制结构评估实验平台，根据实验平台获取变压器绕组额定运行下的工作温度、湿度和电压，然后根据实验测出车载牵引变压器绕组的漏磁感应强度、绕组的谐波电流、霍尔传感器的间距来获取电磁融合因子，然后测出绕组的温度和绕组受到的谐波电动力得到温度和压力影响因子，进而由三个因子得到车载牵引变压器绕组绕制结构的综合评估系数，最终评估出绕组绕制结构的合理性。本发明专利技术根据实际运行状况，可准确评估车载牵引变压器绕组绕制结构的合理性，为车载牵引变压器绕组绕制结构的选用与评估提供依据。绕制结构的选用与评估提供依据。绕制结构的选用与评估提供依据。

【技术实现步骤摘要】
一种谐波环境下车载牵引变压器绕组绕制结构的评估方法


[0001]本专利技术属于电气绝缘监测与故障诊断领域，具体涉及一种谐波环境下车载牵引变压器绕组绕制结构的评估方法。
技术背景
[0002]变压器是电力系统中至关重要的电力设备，同样车载牵引变压器是动车组的核心设备。变压器主要依靠电磁感应原理进行工作，主要由铁芯和绕组组成。绕组是变压器变换电压的电路部分，绕组的电气性能和机械性能直接影响变压器的性能。绕组一般缠绕在铁芯周围，绕组的型式大体上分为层式绕组和饼式绕组两种。一般绕组结构依据变压器的容量大小来选择。绕组的绕制结构不同在一定程度上影响绕组的稳定能力和抗短路能力。随着非线性负荷的逐渐增长以及电力电子技术的成熟和大规模应用，电网的谐波问题日益突出，变压器长期在谐波环境下运行会增加损耗产生大量热量。长时间在谐波环境下运行会使得变压器绝缘老化加速，变压器寿命降低，同时可能由于绝缘层遭受破坏引发安全事故，而绕组绕制结构不同可以一定程度上减小这种影响。而目前没有较为简便并且准确的评估方法来评估基于谐波环境下车载牵引变压器绕组绕制结构是否合理。所以讨论在谐波环境下，评估车载牵引变压器绕组绕制结构的合理性至关重要。因此，急需一种谐波环境下车载牵引变压器绕组绕制结构的评估方法。

技术实现思路

[0003]针对以上技术问题，本专利技术的目的是提出一种谐波环境下车载牵引变压器绕组绕制结构的评估方法，能够很好的评估车载牵引变压器绕组绕制结构的合理性。
[0004]实现本专利技术的技术方案如下：
[0005]第一步：搭建车载牵引变压器绕组绕制结构评估实验平台
[0006]车载牵引变压器绕组绕制结构评估实验平台包括：轴向霍尔传感器(1)、辐向霍尔传感器(2)、磁场控制器(3)、温度控制器(4)、外侧温度传感器(5)、绕组温度传感器(6)、车载牵引变压器测试绕组(7)、左侧轴向压力传感器(8)、右侧轴向压力传感器(9)、上侧辐向压力传感器(10)、下侧辐向压力传感器(11)、电源发生装置(12)、谐波发生器(13)、交流电流表(14)、终端控制设备(15)、湿度控制器(16)、湿度传感器(17)、实验空间(18)，其中：
[0007]终端控制设备(15)直接与电源发生装置(12)、湿度控制器(16)和温度控制器(4)相连，为减小实验误差每次实验前都通过湿度控制器(16)和温度控制器(4)控制环境的湿度和温度，环境温湿度由外侧温度传感器(5)和湿度传感器(17)分别来测量。终端控制设备(15)通过控制电源发生装置(12)调节谐波发生器(13)的输入电压，从而得到梯度变化的谐波电压。模拟实验在实验空间(18)中进行。交流电流表(14)测出谐波电流的有效值。车载牵引变压器测试绕组(7)周围放置轴向霍尔传感器(1)、辐向霍尔传感器(2)、绕组温度传感器(6)、左侧轴向压力传感器(8)、右侧轴向压力传感器(9)、上侧辐向压力传感器(10)、下侧辐向压力传感器(11)、湿度传感器(17)，分别用于测量车载牵引变压器测试绕组(7)在通入谐
波电流后的轴向漏磁场强度、辐向漏磁场强度、绕组温度、左侧轴向压力、右侧轴向压力、上侧辐向压力、下侧辐向压力和环境湿度等物理量。将得到的数据代入计算公式得到综合评估系数；
[0008]第二步：根据实验平台获取变压器绕组运行参数
[0009]车载牵引变压器测试绕组(7)额定工作情况下的工作温度为T
norm
，单位为K；额定电压为U
N
，单位为V；首先通过终端控制设备(15)控制湿度控制器(16)调节实验空间(18)内部的湿度为RH，单位为Rh％；已知变压器额定电压为U
N
，通过谐波发生器(13)设置一系列递增的谐波电压，电压为U
i
(i＝1,2
…
10)，取U1＝0.5U
N
,U
10
＝5U
N
，中间的电压梯度差为0.5U
N
，一共10组实验，每一组实验谐波电压加在车载牵引变压器测试绕组(7)上保持30s，然后通过轴向霍尔传感器(1)和辐向霍尔传感器(2)测得的波形分别计算出车载牵引变压器测试绕组(7)的轴向漏磁场强度B
ax
和辐向磁场强度B
ra
，单位为mT；其中轴向霍尔传感器(1)和辐向霍尔传感器(2)的水平距离为L1，垂直距离为L2，单位为cm；再通过交流电流表(14)测出车载牵引变压器测试绕组(7)流过的谐波电流大小I
w
，单位为A；再通过左侧轴向压力传感器(8)、右侧轴向压力传感器(9)测得的值取平均值获取车载牵引变压器测试绕组(7)的轴向压力F
ax
，单位为N；通过上侧辐向压力传感器(10)、下侧辐向压力传感器(11)测得的值取平均值获取车载牵引变压器测试绕组(7)的辐向压力F
ra
，单位为N；最后通过绕组温度传感器(6)得到车载牵引变压器测试绕组(7)的温度T
av
，单位为K；执行完一次完整实验后重新通过终端控制设备(15)控制温度控制器(4)和湿度控制器(16)调节实验环境的温度和湿度为额定值，一共循环完成10组实验为结束；
[0010]第三步：计算电磁融合因子，温度和压力影响因子
[0011]基于第二步测得的实验数据B
axi
、B
rai
、I
wi
(i＝1
…
10)，L1、L2，通过公式(1)计算得出电磁融合因子为：
[0012][0013]测得车载牵引变压器测试绕组(7)的温度为T
avi
(i＝1
…
10)，其中最低温度为T
min
，最高温度为T
max
，通过公式(2)计算温度影响因子为：
[0014][0015]测得车载牵引变压器测试绕组(7)的轴向力和辐向力分别为F
axi
、F
rai
(i＝1
…
10)，其中F
min
和F
max
分别为所有数据中最小力和最大力，通过公式(3)计算压力影响因子为：
[0016][0017]第四步：获取绕组绕制结构综合评估系数
[0018]根据公式(4)计算出绕组绕制结构综合评估系数η为：
[0019][0020]第五步：评估绕组绕制结构的合理性
[0021]根据第四步计算得出的综合评估系数η可以评估该绕组绕制结构的合理性，若η≤0.8，则表明该绕组的绕制结构合理，可以一定程度运行在谐波环境下；若η＞0.8，则表明该绕组的绕制结构不合理，应及时改变绕组的绕制结构。
[0022]本专利技术的有益效果在于，一种谐波环境下车载牵引变压器绕组绕制结构的评估方法具有以下优点：综合考虑轴向漏磁场强度、辐向漏磁场强度、谐波电流、绕组轴向谐波电动力、辐向谐波电动力和绕组温度对车载牵引变压器绕组绕制结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐波环境下车载牵引变压器绕组绕制结构的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：搭建车载牵引变压器绕组绕制结构评估实验平台；第二步：根据实验平台获取变压器绕组运行参数；第三步：计算电磁融合因子，温度和压力影响因子；第四步：获取绕组绕制结构综合评估系数；第五步：评估绕组绕制结构的合理性；所述第一步的具体过程为：车载牵引变压器绕组绕制结构评估实验平台包括：轴向霍尔传感器(1)、辐向霍尔传感器(2)、磁场控制器(3)、温度控制器(4)、外侧温度传感器(5)、绕组温度传感器(6)、车载牵引变压器测试绕组(7)、左侧轴向压力传感器(8)、右侧轴向压力传感器(9)、上侧辐向压力传感器(10)、下侧辐向压力传感器(11)、电源发生装置(12)、谐波发生器(13)、交流电流表(14)、终端控制设备(15)、湿度控制器(16)、湿度传感器(17)、实验空间(18)，其中：终端控制设备(15)直接与电源发生装置(12)、湿度控制器(16)和温度控制器(4)相连，为减小实验误差每次实验前都通过湿度控制器(16)和温度控制器(4)控制环境的湿度和温度，环境温湿度由外侧温度传感器(5)和湿度传感器(17)分别来测量。终端控制设备(15)通过控制电源发生装置(12)调节谐波发生器(13)的输入电压，从而得到梯度变化的谐波电压。模拟实验在实验空间(18)中进行。交流电流表(14)测出谐波电流的有效值。车载牵引变压器测试绕组(7)周围放置轴向霍尔传感器(1)、辐向霍尔传感器(2)、绕组温度传感器(6)、左侧轴向压力传感器(8)、右侧轴向压力传感器(9)、上侧辐向压力传感器(10)、下侧辐向压力传感器(11)、湿度传感器(17)，分别用于测量车载牵引变压器测试绕组(7)在通入谐波电流后的轴向漏磁场强度、辐向漏磁场强度、绕组温度、左侧轴向压力、右侧轴向压力、上侧辐向压力、下侧辐向压力和环境湿度等物理量。将得到的数据代入计算公式得到综合评估系数；所述第二步的具体过程为：车载牵引变压器测试绕组(7)额定工作情况下的工作温度为T
norm
，单位为K；额定电压为U
N
，单位为V；首先通过终端控制设备(15)控制湿度控制器(16)调节实验空间(18)内部的湿度为RH，单位为Rh％；已知变压器额定电压为U
N
，通过谐波发生器(13)设置一系列递增的谐波电压，电压为U
i
(i＝1,2
…
10)，取U1＝0.5U
N
,U
10
＝5U
N
，中间的电压梯度差为0.5U

【专利技术属性】
技术研发人员：王东阳，蔡小虎，胡宇鹏，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：