[发明专利]空心电抗器集成于变压器的解耦测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空心电抗器集成于变压器的解耦测试方法，属于新型变压器性能测试技术领域。

背景技术

空心电抗器具有电感值线性好、稳定的优点，因而常应用于滤波领域，但其却存在体积和占地较大的问题，因此基于空心电抗器的无源滤波系统在舰船电力推进系统和城市配网箱式变电站等对设备占地有限制场合中的应用必然受到限制。因此提出了将空心电抗器集成于变压器内部，以实现减少空间占用的目的；

空心电抗器集成于变压器，即通过特殊的设计方法将空心电抗器绕组集成在变压器中，然而，为保证系统的正常运行，必须使集成电抗器与变压器在运行时互不影响，且须保持集成电抗器的电感值恒定、具有良好线性度以满足滤波器的调谐要求。要满足上述要求，必须实现集成空心电抗器绕组与变压器本身绕组之间的解耦；

传统的解耦方式为正交解耦，即在结构上保持两个绕组磁路的正交关系，从而使得这两者之间不存在电磁耦合关系，但这种方法会增大变压器本身的体积、重量和成本，不利于工程上的应用和推广。本发明所涉及的集成空心电抗器绕组采用非正交解耦方式，实际解耦效果好且空间占用小，并且集成空心电抗器具有电感值稳定、线性度好等特点。然而，在采用这种基于非正交解耦的空心电抗器集成于变压器的设计和制造过程中需要一种实用、简便的解耦测试方法，以满足对产品的指标测定；

工程中通常用耦合度k来衡量绕组间的耦合效果，其表示两个线圈磁耦合的紧密程度，定义为。耦合度跟耦合绕组的形状、几何位置等相关。

发明内容

本发明提出一种空心电抗器集成于变压器的解耦测试方法，其作用在于：作为空心电抗器集成与变压器工程设计与制造的验证方法及检测环节；

空心电抗器集成于变压器可实现数个空心电抗器绕组的集成，为保证变压器与集成电抗器的独立工作，必须实现各集成空心电抗器与变压器之间、数个集成空心电抗器之间的解耦，因此该测试方法所涉及的测试量包括：各集成空心电抗器绕组与变压器各绕组之间的解耦度，各集成空心电抗器绕组之间的耦合度；

测试方法为对两个绕组进行两组施压测试。步骤1：先对绕组1施加电压，测得绕组2上的开路感应电压；步骤2：再对绕组2施加电压，测得绕组1上的开路感应电压。然后通过计算耦合度，进一步计算解耦度；

该发明的特点在于：采用所述的测试方法，不需要测试和计算各测试绕组的自感和互感值，只需要进行两组施压测试便可得出结果，具有简单快速等优点。

附图说明

图1为变压器某一绕组与单个集成空心电抗器绕组之间的耦合电路图；

图2为空心电抗器集成于变压器的解耦测试方法原理图；

其中，1为变压器的某一绕组，2为单个集成空心电抗器绕组，3为变压器铁芯，4为交流电压源，5为交流电压表。

具体实施方式

以变压器某一绕组和单个集成空心电抗器绕组为例进行说明；

如图1所示，设绕组1的端口电压为U₁，流通的电流为I₁，电感值为L₁；绕组2的端口电压为U₂，流通的电流为I₂，电感值为L₂；M为绕组1和绕组2之间的互感值。在忽略绕组电阻的情况下可得下列方程：

                       (1)

通过下述2个步骤获得4个电压值便可计算解耦度；

步骤1：如图2（a）所示，保持绕组2开路，对绕组1施加电压，测量绕组2上的开路感应电压，根据式（1）可得：

                      （2）

步骤2：如图2（b）所示，保持绕组1开路，对绕组2施加电压，,测量绕组1上的开路感应电压，根据式（1）可得：

                      （3）

考虑到两个绕组之间的耦合度公式为

                        （4）

将式（2）、（3）代入（4）可得

                        （5）

进而计算这两个绕组之间的解耦度为

                  （6）

因此，只需要通过上述2个步骤便可实现两绕组之间的解耦测试。