變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法
【專利摘要】一種變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法，依次連接交流試驗電源、中間變壓器和被試變壓器，在被試變壓器的初級并聯(lián)連接一組或多組高次諧波RLC串聯(lián)的高壓濾波器，以高壓大功率變頻電源或高壓大功率變頻電源輸出端連接調壓器作為交流試驗電源，然后通過對高壓大功率變頻電源的頻率調節(jié)操作進行對被試變壓器的空載試驗，以實現(xiàn)在不增大空載試驗電源容量、不劣化空載電壓波形質量和在不改變用于補償?shù)母邏簽V波器容量的情況下進行大型變壓器空載試驗。本發(fā)明在保證升壓過程順利完成的情況下，顯著減小特高壓大型變壓器空載試驗所需的試驗電源容量，進而有效推動特高壓變壓器現(xiàn)場試驗技術及裝置向集成化、小型化、現(xiàn)場實用化方向發(fā)展。
【專利說明】變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變壓器現(xiàn)場試驗方法，具體說是一種變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法。
【背景技術】
[0002]大型電力變壓器是輸變電系統(tǒng)中最重要、最昂貴的設備之一，其可靠性直接關系到電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。尤其是在特高壓交直流工程中，大型變壓器作為輸變電系統(tǒng)的核心，地位尤為重要。
[0003]變壓器出廠或大修投運前，需進行現(xiàn)場空載試驗?？蛰d試驗能有效檢驗變壓器鐵芯和內部缺陷，是評價變壓器安全、經濟、穩(wěn)定運行的重要技術手段。由于特高壓變壓器體積重量龐大，不易運輸，為節(jié)省運輸成本，大型變壓器現(xiàn)場組裝現(xiàn)場試驗將逐漸取代傳統(tǒng)的廠內組裝成品運輸?shù)哪Ｊ健?br> [0004]但現(xiàn)場組裝現(xiàn)場試驗也帶來新的問題，特高壓變壓器容量大，電壓等級高，現(xiàn)場試驗困難。尤其是變壓器空載試驗中，電壓升高鐵芯飽和后，空載電流急劇增加，極易導致試驗電壓降低和電壓波形畸變，難以升壓完成試驗。試驗裝置容量增大，可減小電壓波形的畸變；但試驗裝置容量增大，則體積重量成倍增加，難以現(xiàn)場應用。
[0005]目前，大型變壓器的空載試驗主要采用兩種方案:同步發(fā)電機組和調壓器。發(fā)電機組投資龐大，重復使用困難，難以現(xiàn)場應用。調壓器受電網波動影響較大，一般需補償才能完成空載升壓；常用的補償辦法是在鐵芯飽和后投切高壓電容，以補償空載電流中急劇增加的感性分量。對于特高壓變壓器，空載試驗中投切高壓電容容易產生暫態(tài)過電壓，危及設備。對于特高壓大型變壓器，這些試驗方法難以解決試驗裝置容量和試驗電壓波形之間的矛盾需求，均不適合特高壓變壓器現(xiàn)場試驗。
[0006]因此，需研究實際可行的特高壓大型變壓器現(xiàn)場試驗方法，為完成特高壓變壓器現(xiàn)場試驗尤其是空載升壓試驗提供一種新的解決途徑，為特高壓設備現(xiàn)場組裝現(xiàn)場試驗的建設模式提供技術支持。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法。
[0008]所述變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法，依次連接試驗裝置和被試變壓器，所述試驗裝置由試驗電源連接中間變壓器構成，其特征是:在被試變壓器的初級并聯(lián)連接一組或多組高次諧波RLC串聯(lián)的高壓濾波器，并將所述的高壓濾波器作為空載試驗過程中始終且唯一接入的高壓補償方式，以高壓變頻電源作為交流試驗電源，然后通過對高壓變頻電源的頻率和輸出電壓調節(jié)操作進行對被試變壓器的空載試驗，以實現(xiàn)在不增大空載試驗電源容量、不劣化空載電壓波形質量和在不改變用于補償?shù)母邏簽V波器容量的情況下進行大型變壓器空載試驗。[0009]國家電網發(fā)布的新版電力行業(yè)強制性標準《電業(yè)安全工作規(guī)程》規(guī)定:電壓等級在1000V及以上為高壓電氣設備。
[0010]所述高次諧波RLC串聯(lián)的高壓濾波器與低壓側的低壓濾波器或高壓側的電容補償濾波器是截然不同的，電容補償需要分階段投切接入，會產生暫態(tài)過電壓的風險。
[0011]所述高壓濾波器的選取采用如下方式:
[0012]一、利用電路仿真分析工具，根據(jù)被試變壓器的勵磁曲線和試驗回路結構建立回路分析模型；
[0013]二、改變高壓濾波器的容量，得到不同容量的高壓濾波器補償狀態(tài)下所需的試驗裝置的容量S與試驗電壓U關系曲線；
[0014]三、比較連接不同容量的高壓濾波器后的所需的試驗裝置容量S在整個試驗過程中的極大值與終止值，選取試驗裝置容量極大值與終止值之差最小的高壓濾波器。
[0015]所述對高壓變頻電源的頻率調節(jié)操作為:
[0016]一、在35Hz~45Hz之間選取一個頻率點作為高壓變頻電源的起始頻率&，升高交流試驗電源的輸出電壓，升壓過程中，實時監(jiān)測被試變壓器輸入端的電壓和電流，該電流即作為待測的空載電流；同時，還需監(jiān)測試驗裝置的輸出電流。
[0017]二、監(jiān)測到試驗裝置的輸出電流由增大變減小時為鐵心未飽和階段和濾波器基波補償階段的分界，之后每當監(jiān)測到被試變壓器輸入端的電流由減小變?yōu)榉€(wěn)定增大時，在高壓變頻電源現(xiàn)有頻率的基礎上累加一個頻率步長△￡，直到頻率變?yōu)楣ゎl頻率值；
[0018]三、監(jiān)測到被試變壓器輸入端的電壓達到最高試驗電壓時，終止變頻調壓過程。
[0019]作為實施例，實時監(jiān)測中間變壓器的輸出電流、被試變壓器輸入端的電壓和電流的方法分別為:在中間變壓器輸出側串聯(lián)連接電流互感器、在被試變壓器輸入端并聯(lián)連接電壓互感器、在被試變壓器輸入端串聯(lián)連接電流互感器，通過所連接的電壓互感器和電流互感器的輸出信號監(jiān)測中間變壓器的輸出電流和被試變壓器輸入端的電壓、電流。
[0020]作為一種優(yōu)化方案，所述頻率步長Λ f取0.5Hz~IHz。
[0021]以如下方式確定所述高次諧波RLC串聯(lián)的高壓濾波器內電阻、電容、電感元件的參數(shù):
[0022]一、確定所述高壓濾波器的額定電壓Ua和諧波電流Iffi:
[0023]額定電壓以下式計算:UfN=KXUm,
[0024]式中Uffi為高壓濾波器的額定電壓，K為安全系數(shù)，Um為最高試驗電壓，取安全系數(shù)K 為 1.15 ;
[0025]諧波電流IfN為高壓濾波器特征頻率λ所對應的諧波電流分量，所述高壓濾波器特征頻率λ為被試變壓器額定頻率的奇數(shù)倍，所述的諧波電流分量是被試變壓器的對應高次諧波電流；
[0026]二、確定高壓濾波器的容量Sf、品質因數(shù)Q:
[0027]高壓濾波器的容量Sf以下式計算:
[0028]Sf=UmXIffl,
[0029]其中Um為最高試驗電壓，Iffl為濾波器特征頻率λ所對應的諧波電流分量；
[0030]所述品質因數(shù)Q的取值范圍是10≤Q≤50 ;
[0031]三、以下列算式分別確定所述高壓濾波器的電容值、電感值、電阻值:
【權利要求】
1.一種變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法，依次連接試驗裝置(7)和被試變壓器(4)，所述試驗裝置(7)由試驗電源(I)連接中間變壓器(2)構成，其特征是:在被試變壓器(4)的初級并聯(lián)連接一組或多組高次諧波RLC串聯(lián)的高壓濾波器(3)，并將所述的高壓濾波器(3)作為空載試驗過程中始終且唯一接入的高壓補償方式，以高壓變頻電源作為交流試驗電源，然后通過對高壓變頻電源的頻率和輸出電壓調節(jié)操作進行對被試變壓器的空載試驗，以實現(xiàn)在不增大空載試驗電源容量、不劣化空載電壓波形質量和在不改變用于補償?shù)母邏簽V波器容量的情況下進行大型變壓器空載試驗。
2.根據(jù)權利要求1所述的變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法，其特征是:所述高壓濾波器(3)的選取采用如下方式: 一、利用電路仿真分析工具，根據(jù)被試變壓器(4)的勵磁曲線和試驗回路結構建立回路分析模型； 二、改變高壓濾波器的容量，得到不同容量的高壓濾波器補償狀態(tài)下所需的試驗裝置(7)的容量S與試驗電壓U關系曲線； 三、比較連接不同容量的高壓濾波器后的所需的試驗裝置(7)容量S在整個試驗過程中的極大值與終止值，選取試驗裝置容量極大值與終止值之差最小的高壓濾波器。
3.根據(jù)權利要求1所述的變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法，其特征是:所述對高壓變頻電源的頻率調節(jié)操作為: 一、在35Hz~45Hz之間選取一個頻率點作為高壓變頻電源的起始頻率&，升高交流試驗電源(I)的輸出電壓，升壓過程中，實時監(jiān)測被試變壓器(4)輸入端的電壓和電流，該電流即作為待測的空載電流；同時，還需監(jiān)測試驗裝置(7)的輸出電流。 二、監(jiān)測到試驗 裝置的輸出電流由增大變減小時為鐵心未飽和階段和濾波器基波補償階段的分界，之后每當監(jiān)測到被試變壓器(4)輸入端的電流由減小變?yōu)榉€(wěn)定增大時，在高壓變頻電源現(xiàn)有頻率的基礎上累加一個頻率步長△￡，直到頻率變?yōu)楣ゎl頻率值； 三、監(jiān)測到被試變壓器(4)輸入端的電壓達到最高試驗電壓時，終止變頻調壓過程。
4.根據(jù)權利要求3所述的變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法，其特征是:實時監(jiān)測中間變壓器(2)的輸出電流、被試變壓器(4)輸入端的電壓和電流的方法分別為:在中間變壓器(2)輸出側串聯(lián)連接電流互感器(5)、在被試變壓器(4)輸入端并聯(lián)連接電壓互感器(6)、在被試變壓器(4)輸入端串聯(lián)連接電流互感器(5)，通過所連接的電壓互感器(6)和電流互感器(5)的輸出信號監(jiān)測中間變壓器(2)的輸出電流和被試變壓器(4)輸入端的電壓、電流。
5.根據(jù)權利要求3所述的變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法，其特征是:所述頻率步長Λ f取0.5Hz~IHz。
6.根據(jù)權利要求1所述的變頻調壓的特高壓大型變壓器現(xiàn)場空載試驗方法，其特征是:以如下方式確定所述高次諧波RLC串聯(lián)的高壓濾波器內電阻、電容、電感元件的參數(shù): 一、確定所述高壓濾波器的額定電壓Uffi和諧波電流IfN: 額定電壓以下式計算:Ua=KXUm, 式中Ufn為高壓濾波器的額定電壓，K為安全系數(shù)，Um為最高試驗電壓，取安全系數(shù)K為·1.15 ； 諧波電流1FN為高壓濾波器特征頻率λ所對應的諧波電流分量，所述高壓濾波器特征頻率λ為被試變壓器額定頻率的奇數(shù)倍，所述的諧波電流分量是被試變壓器的對應高次諧波電流； 二、確定高壓濾波器的容量Sf、品質因數(shù)Q: 高壓濾波器的容量Sf以下式計算:
Sf-Um X IfN， 其中Um為最高試驗電壓，IfN為濾波器特征頻率λ所對應的諧波電流分量； 所述品質因數(shù)Q的取值范圍是10 < Q < 50 ; 三、以下列算式分別確定所述高壓濾波器的電容值、電感值、電
【文檔編號】G01R31/00GK103543361SQ201310529118
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權日:2013年10月31日
【發(fā)明者】汪發(fā)明, 汪濤, 羅維, 謝齊家, 高得力, 賀家慧 申請人:國家電網公司, 國網湖北省電力公司電力科學研究院