[发明专利]一种基于纳米材料的电力变压器

说明书

技术领域

一种电力变压器，属于电力变压器制作领域，主要涉及一种基于纳米材料的电力变压器。

背景技术

随着社会的高速发展和科学技术的不断进步，电力系统作为关系到国民生产生活的重要环节，已朝着智能化的方向发展。作为电力系统中最重要的电气设备之一，变压器的智能化程度直接决定了智能化电力系统的发展程度，具有重要研究意义。目前我国科学家对智能变压器的研究做了大量的工作，投入了巨额资金，并产生了一定的研究成果。然而，目前的变压器设备会出现电网输电电压波形不稳定、谐波过多以及故障率高的问题，不能做到实时在线对变压器进行监控，不能满足人们的日常需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种基于纳米材料的电力变压器，不仅使变压器和电抗器结合在一起，将纳米两相磁性材料作用在变压器中，实现抑制直流偏磁、消除谐波污染和无功补偿，而且实现实时在线检测，监控精度高，监控速度快，易于实现。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于纳米材料的电力变压器，包括壳体、变压器、变压器油、纳米两相磁性材料、电抗器和监测系统，所述壳体内部中空，呈封闭结构，所述变压器、纳米两相磁性材料和电抗器置于壳体中，所述变压器油填充在壳体内部空隙，监控系统通过油阀与壳体建立连接关系。

进一步地，所述变压器包括铁心、初级绕组和次级绕组，所述铁心包括第一旁柱、中心柱和第二旁柱，所述电抗器包括第一电抗器线圈和第二电抗器线圈，所述纳米两相磁性材料置于第一旁柱和第二旁柱外侧，第一电抗器线圈和第二电抗器线圈分别与第一旁柱和第二旁柱缠绕连接。

优选地，所述铁心为冷轧硅钢片。

进一步地，所述第一旁柱、中心柱和第二旁柱平行连接，且呈“E型”结构；所述初级绕组和次级绕组分别缠绕在中心柱上部和下部。

进一步地，所述变压器油为石蜡基油或环烷基油的一种。

进一步地，所述纳米两相复合材料是一种多功能的磁性材料，硬磁相和软磁相两种纳米级别的晶体颗粒在高温下进行交换耦合作用，取硬磁相较高的剩磁和软磁相较低的矫顽力。使两种纳米颗粒分布均匀，两种性质的晶粒不存在两个界面所以在晶体学上是共格的，由于材料不存在界面相，所以两种晶粒在两相界面处存在磁交换耦合作用，在普通条件下，硬磁相和软磁相各项参数差别很大，但当有外加磁场作用下，软磁相和硬磁相的磁矩将会同步转动，最后达到硬磁相磁矩上的平均方向。因此这种材料在经过交换耦合作用后会有剩磁加强的现象产生。

进一步地，所述纳米两相磁性材料的制备方法包括：步骤一，提取磁体：将稀土磁粉作为原材料，通过在磁粉中加入稀土元素调节Re和Fe的软硬磁相比例；步骤二，热处理：通过热处理工艺，调整合金的组织结构减小合金矫顽力，增强合金的剩磁；步骤三，热变形：将磁体放入热压炉中，真空抽取，加热至700-800℃变形。

进一步地，所述纳米两相磁性材料矫顽力300-4500G。

进一步地，所述纳米两相磁性材料具有充退磁功能，随着磁场强度的增大，磁通密度随之增大，满足公式：

式中，B为磁通密度，为磁导率，H为磁场强度。正常铁磁材料正向磁化饱和后，当去掉外加磁场后，由于磁滞效应，材料不会马上回到剩磁为零的状态，磁性材料会有一部分剩磁，如果要使磁性材料剩磁降为零，那么就必须加一个反向的强磁场来抵消掉磁性材料的矫顽力。退磁过程经过磁化核形成，长大，畴壁位移等过程来实现。对于纳米两相复合磁性材料来说，因为其具有硬磁材料一样的剩磁和软磁材料一样的矫顽力，所以给新型材料退磁并不是不可能。本发明采用交流震荡衰减电流对材料退磁，对材料施加外磁场，使其磁场强度为新型材料的 3 -5 倍。与此同时，退磁的时间也非常重要，为了更好地退磁，应该将退磁电压时间尽量延长，使材料的磁化强度改变均匀来保证退磁的效果良好。

进一步地，所述监测系统包括依次连接的油气分离系统、传感器系统信号预处理系统、主控系统和执行系统，所述主控系统和执行系统建立双向数据通信连接。

进一步地，实现变压器在线监测与故障诊断系统在实际中的应用，首先要对变压器的油中气体进行实时在线监测，即实现对特殊气体的在线数据采集功能，对变压器油中气体进行检测，将非电量转化为相应的电量，完成信号预处理后对数据信息进行AD转换。从气体传感器采集的电信号需要进行预处理后，再设计相应的AD转换模块，经处理器传输至上位机，对气体信息进行检查与诊断。