低频加热系统中变压器铁心饱和问题研究.docx

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低频加热系统中变压器铁心饱和问题研究

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摘要：为避免变压器低频加热过程中铁芯因频率过低而导致磁通进入深度饱和，文中深入分析电压频率对变压器铁芯饱和产生的影响，提出了变压器低频加热过程中防止变压器铁芯饱和的约束条件和临界饱和频率计算公式，通过仿真试验证明文中理论分析的正确性，为工程实践提供具有重要的理论依据。

关键词：变压器；低频加热；干燥；铁芯饱和

StudyonIronCoreSaturationofLargeTransformerinLowFrequencyHeating

JIANGBingliang，ZHANGXiaodong

（SkillsTrainingCenteroftheStateGridJibeiElectricPowerCompanyLimited，Baoding，Hebei071003，China）

Abstract：Inordertoavoidthedeepsaturationofmagneticfluxduetothelowfrequencyofthecoreduringthelow-frequencyheatingofthetransformer，theeffectofvoltageandfrequencyonthesaturationofthetransformercoreisdeeplyanalyzedinthispaper.Theconditionsoffrequencyselectionfortransformerinlowfrequencyheatingarederived，andtheinfluenceofvoltageandfrequencyontransformercoresaturationisanalyzed.Theconstraintsconditionswitchhowtoaviodironcoresaturationoftransformerandminimumheatingfrequencyformulasinlowfrequencyheatingprocessareproposed，thesimulationresultsshowthecorrectnessoftheoreticalanalysisinthepaper.Itwillprovideimportanttheoreticalbasisforengineeringpractice.

Keywords：transfomer；lowfrequencyheating；dry；ironcoresaturation

引言

大型电力变压器通常采用热油循环法进行器身干燥[1-2]，因受到滤油机循环速度和部分变压器体积较大等因数影响，加热时间长、温升慢、现场实际干燥效果并不理想；尤其是在寒冷地区，即便采用各种保温措施，也难以达到工艺要求。

低频短路法是在传统工频短路法的基础上发展起来的一种辅助加热方法，可有效配合热油循环从绝缘内部向外加热，绝缘加热更为均匀，能够大幅缩短加热时间，提高工作效率。与传统工频短路法相比，低频短路法对电源容量及电压等级要求较低，一般现场均可满足，又因其无需进行无功补偿，加热装置体积较小，便于运输[3-4]。

本文提出了变压器低频加热时防止铁心饱和的约束条件，即低频加热时的压频比（U/f=恒值）应小于额定工控下的压频比，并给出了变压器铁芯饱和临界频率值的计算公式，最后通过仿真软件分析了不同频率对变压器铁心饱和的影响，验证了文中提出的变压器临界饱和频率值的计算法的正确性。

1.低频加热电源频率选取

变压器低频加热原理如图1所示。

图1变压器低频加热原理图

Fig.1Principlediagramoftransformerlowfrequencyheating

低频加热装置由低频加热电源和控制系统组成，被试变压器二次侧短路，一次侧通入低频短路电流，利用变压器负载损耗产生的热量加热变压器绝缘，配合滤油机可大幅缩短变压器干燥加热时间，提高工作效率。

2.变压器铁芯饱和问题分析

通常，为了提高铁磁材料的利用率，电力变压器的激磁电流i0和主磁通φ的特性曲线一般设计在额定频率和额定电流下磁化曲线进入饱和时的“膝点”附近[5]，因此，额定工况时主磁通φm与饱和值非常接近，则有：

由式（7）可知，变压器低频加热时，若频率变化速度大于外施电压变化速度，则铁芯磁路进入饱和状态，变压器激磁电流急剧上升，变压器铁芯温度升高；若铁芯进入深度饱和，磁通达到最大值而不再变化，主磁通变化率趋于0，致使二次侧线圈不能感应电动势，二次侧感应电流亦将趋于0，致使低频加热时变压器铁芯发热不均匀。

为避免变压器低频加热时铁芯进入饱和状态，施加在变压器一次侧的电压与频率须同时变化，应满足式（8）约束条件，即：

3.变压器铁芯饱