[发明专利]一种基于低频方波的铁磁元件励磁特性和空载损耗的试验和计算方法

说明书

一种基于低频方波的铁磁元件励磁特性和空载损耗的试验和计算方法，含如下步骤：1).建立铁磁元件高压侧开路的等效电路模型，2).利用最小二乘法原理计算得到一组涡流损耗系数W_e和磁滞损耗系数W_h；3).完成m个低频方波到同频率正弦波励磁的伏安特性曲线的折算；4).计算出各频率的涡流损耗等效系数k_e；5).完成m个低频正弦波波到工频正弦波励磁的伏安特性曲线的折算；6).求得关系曲线就是最终折算到工频正弦波励磁的伏安特性曲线；7).计算折算到工频正弦波励磁下的铁耗值；8).得到关系曲线。本发明优点是：可成倍的缩小试验电源容量；大大降低了试验成本并扩宽了低频法的应用范围；使折算后的伏安特性曲线和空载损耗曲线更加贴近工频实测，提高了算法的准确度。

技术领域

本发明涉及电力用铁磁元件、互感器、电抗器进行励磁特性试验，特别适用于对测试电源容量有较高要求的大容量铁磁元件的励磁特性试验。

技术背景

铁磁元件、互感器等铁磁元件是电力系统中的重要元件，其性能的好坏直接影响着电力系统的安全、经济运行。铁磁元件的励磁特性试验是检查其性能好坏的重要技术手段，通过对铁磁元件空载损耗和空载电流的测试可以发现铁磁元件是否存在硅钢片间绝缘不良，铁芯极间、片间局部短路烧损等制造缺陷。《GB1094.1-2013电力铁磁元件第一部分：总则》，要求将铁磁元件的空载损耗和短路损耗测量作为例行试验，《JB/T 501-2006电力铁磁元件试验导则》中规定，进行空载试验时，应从试品各绕组中的一侧绕组(一般为低压绕组)供给额定频率的额定电压，其余绕组开路。

但是近年来，随着输变电容量的增大，铁磁元件的电压等级和容量也逐渐增大，这对试验电源的容量有了更高的要求。而大容量工频正弦波电源制造困难，成本高昂又是现有的一个客观条件，再加之现场试验时施加电压过高，也造成了人身和设备的安全隐患。

因此，已有研究人员提出了采用低频变频电源测量铁磁元件伏安特性的试验方法和补偿计算算法，该方法的基本理论仍然是基于IEC60044-6的低频电源试验法，虽然经过该算法补偿使得低频下的实验结果更加贴近工频试验结果。但是，这种方法还存在一个问题：没有考虑大容量变频正弦波电源的制造难度，现有低频变频正弦波电源能输出的低频有限，这就大大限制了低频法降低试验电源容量的效果。

发明内容

针对现有的低频正弦波试验方法的不足，本发明提出了一种基于低频方波的铁磁元件励磁特性和空载损耗的试验和折算方法，该方法大大降低了试验对于电源的要求，使得试验可以更加方便、安全地进行。这种方法适用于变压器、电流互感器，电抗器这种具有铁芯和线圈结构的电力设备，且试验结果与工频(50Hz)正弦波实测结果具有一致性。

为了实现上述目标，本发明的技术方案为：

1)建立铁磁元件高压侧开路的等效电路模型该电路由涡流损耗等效电阻R_e，磁滞损耗等效电阻R_h并联后再与激磁电感L_m并联构成主磁路的等效电路，之后再与直流电阻R_ct和漏感L_δ串联，从而构成整个等效电路模型。并且在实验开始前先利用铭牌资料计算出铁磁元件低压侧的直流电阻R_ct和漏感L_δ。u(t)为试验侧端电压，e(t)是铁磁元件感应电动势,i_m(t)是流过主励磁L_m支路的电流，i_e(t)是涡流等效电流，i_h(t)为磁滞损耗等效电流，i(t)是试验总励磁电流，P_t是绕组铁芯损耗。