[发明专利]一种基于谐波电阻测量的变压器绕组材质无损辨别方法

说明书

本发明属于变压器参数辨识领域，特别涉及一种基于谐波电阻测量的变压器绕组材质无损辨别方法。该方法不需要对变压器进行吊芯解体来检验其绕组材质，只需要通过电容补偿漏感的短路实验测量变压器在谐波作用下的谐波短路电阻，可有效辨别同铭牌参数的铜铝变压器的绕组材质。

技术领域

本发明属于变压器参数辨识领域，特别涉及一种基于谐波电阻测量的变压器绕组材质无损辨别方法。

背景技术

变压器是电网的核心设备之一，其质量直接影响最终用户的供电可靠性。然而，国家监督抽查合格率不高，设备质量堪忧。根据《国家电网配电变压器抽检问题通报》，供货企业为降低生产成本，在配电变压器采购合同中规定使用铜导线的情况下，实际生产中“以铝代铜”，属于合同违约，给电网运行埋下安全隐患。为了保证电力系统的安全运行，打击“以铝代铜”的造假违约行为，研究具有较高的工程应用价值的变压器绕组材质辨识方法，对保证配电变压器的供货质量和电网的安全运行具有重要意义。

国外配电变压器厂家明确指出是否采用铝导线，基本上不存在非法“以铝代铜”的行为。变压器绕组材质辨识的相关研究较少。国家电网公司以及相关研究部门在材质辨识方面进行了相关的研究测试，主要利用绕组材质本身特性与变压器性能参数之间的关系，提出了基于绕组体积、质量、容量、直流电阻等参数的大数据辨别方法、X射线法、热电效应法、电磁涡流检测法、电流密度法、电阻温度系数法、频率响应法、合金分析法等辨别方法。鉴于现有辨识方法的不足，本发明提出了测量变压器谐波电阻以辨别绕组材质的方法，该方法可与现有的方法结合使用，从而准确地辨识变压器绕组的材质。

发明内容

本发明针对在采购合同中规定使用铜导线的情况下，变压器厂家实际生产中“以铝代铜”的合同违法现象，提出了一种基于谐波电阻测量的变压器绕组材质无损辨别方法。

本发明采用的技术方案如下：

1)测量并计算铜变压器绕组的各次谐波电阻系数，对于同一电压等级同铭牌参数的变压器绕组的各次谐波电阻系数，形成标准的数据库。

2)测量并计算待测变压器绕组的各次谐波电阻系数。

当对变压器额定运行与短路运行做定量分析时，往往可以忽略激磁电流，即激磁电路断开。变压器二次侧短路时的阻抗称为短路阻抗Z_k，它是变压器一次、二次阻抗的和，可以表示为Z_k＝R_k+jX_k。式中R_k为短路电阻，X_k为短路电抗。

变压器短路时，外施电压低，铁芯磁通密度小，铁耗可略去不计，短路损耗主要是铜耗，即一次绕组输入功率P_K可近似认为全部消耗在一次和二次绕组上，短路电流为I_h，根据谐波损耗叠加定理，谐波损耗计算公式为已知变压器基波短路电阻R₁、基波电流I₁、谐波电流I_h、功率损耗P_k的情况下，可计算变压器的谐波短路电阻值R_h。

3)将待测变压器绕组的各次谐波电阻系数与标准值对比，从而辨别变压器绕组是否为铜材质。

随着频率的升高，变压器绕组的谐波电阻系数增加。在误差范围内，若待测变压器的谐波电阻系数与标准数据随频率增加的趋势一致，则可判定待测变压器绕组的材质为铜。若待测变压器的谐波电阻系数明显偏离标准数据，且随频率的升高偏离程度增大，则可判定待测变压器绕组材质为非铜。

综上，本发明提出了测量变压器谐波电阻以辨别绕组材质的方法，该方法不需要对变压器进行吊芯解体，可与现有的方法结合使用，准确地辨识变压器绕组的材质，具有较高的工程应用价值。

附图说明

图1为本发明提出的基于谐波电阻测量的变压器绕组材质无损辨别方法的流程示意图；