CN102175956A - 超高压变压器长时感应耐压试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及超高压、特高压变压器长时感应耐压试验设备技术领域，具体涉及一种超高压变压器长时感应耐压试验装置。其特点在于：所述的试验装置包括试验电源模块，试验变压器，试验补偿电抗器和分压器，试验补偿电抗器与分压器并联设置在试验变压器和被试变压器之间，试验电源模块与试验变压器相连。其在实验时通过对各部件的参数进行配置，根据变压器型号可直接确定试验所需补偿电抗器的参数，免去了以往通过多次尝试确定补偿电抗器参数过程；对称加压法的使用，可降低单台试验变压器、单台电抗器的设计绝缘水平，与原有设备相比不仅制造方便、运输容易，而且与高额定电压的设备相比，适用性更强，不仅科学合理而且更加经济。
Description
技术领域
本发明涉及超高压、特高压变压器长时感应耐压实验设备技术领域，具体涉及一种超高压变压器长时感应耐压试验装置。
背景技术
目前，长时感应耐压试验是超高压、特高压变压器现场交接试验的重要项目之一，该试验是检验变压器运输、安装等环节质量，保证其安全可靠投运的重要手段。试验的原理是利用变频电源、励磁变压器、电抗器等相关设备的组合产生试验电压，施加至被试变压器来实现感应耐压目的。现有技术中，对于电压等级变压器的长时感应耐压试验，其试验设备的参数配置大多是根据现场经验值来确定的，缺乏一套科学合理、经济实用的参数配置方法。而随着超高压、特高压电网建设的突飞猛进，超高压变压器日益增多，导致原先的感应耐压试验设备在进行超高压变压器试验时存在参数配置不尽合理，现场运输和接线繁琐等缺陷，极大的制约了试验的效率。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种超高压变压器长时感应耐压试验装置，从而有效解决了现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：所述的超高压变压器长时感应耐压试验装置，其特点在于：所述的试验装置包括试验电源模块，试验变压器，试验补偿电抗器和分压器，试验补偿电抗器与分压器并联设置在试验变压器和被试变压器之间，试验电源模块与试验变压器相连。
所述的试验电源模块为大功率变频电源。所述的试验电源模块还可为两台电动机组成的倍频电源，包括三相转子绕线式异步电动机和三相异步鼠笼电动机，三相异步鼠笼电动机用于驱动三相转子绕线式异步电动机，三相异步鼠笼电动机上设有启动器，三相转子绕线式异步电动机上设有调压器，三相转子绕线式异步电动机与第一升压变压器相连，第一升压变压器与分压测量系统相连。
所述的试验电源模块还可为异步感应电动机和无刷中频同步电动机组成的中频
无刷励磁同步电机组，无刷中频同步电动机与第二升压变压器相连，铁心电抗器设置在无刷中频同步电动机与第二升压变压器之间，空心电抗体与第二升压变压器相连。所述的试验电源模块还可为三台单相变压器或一台三相变压器，变压器一次侧接成星形，二次侧接成开口三角形。
所述的试验变压器采用二次侧多抽头变压器，其一次侧与变频电源输出连接，二次侧输出端子绝缘水平均大于或等于40kV，利用对称加压法对330kV及以下电压等级变压器进行长时感应耐压试验。
所述的超高压变压器长时感应耐压试验装置，其具有的有益效果是：其在实验时通过对各部件的参数进行配置，根据被试变压器型号可直接确定试验所需补偿电抗器的参数，免去了以往通过多次尝试确定补偿电抗器参数过程；对称加压法的使用，可降低单台试验变压器、单台电抗器的设计绝缘水平，与原有设备相比不仅制造方便、运输容易，而且与高额定电压的设备相比，适用性更强，不仅科学合理而且更加经济。
附图说明
图1为本发明超高压变压器长时感应耐压试验装置的电路原理示意图；
图2为本发明实施例1的试验电源模块结构原理图；
图3为本发明实施例2的试验电源模块结构图；
图4为本发明实施例3的试验电源模块接线示意图；
图5为本发明具体应用实例1的原理示意图；
图6为本发明具体应用实例2的原理示意图。
图中：1、试验电源模块；2、试验变压器；3、试验补偿电抗器；4、分压器；5、被试变压器；6、启动器；7、调压器；8、三相异步鼠笼电动机；9、三相转子绕线式异步电动机；10、第一升压变压器；11、分压测量系统；12、异步感应电动机；13、无刷中频同步电动机；14、空心电抗体；15、第二升压变压器；16、铁心电抗器。
下面结合实施例对本发明做进一步详述。
具体实施方式
以下结合最佳实施例作进一步详述：
实施例1，如图1所示，所述的超高压变压器长时感应耐压试验装置，其特点在于：所述的试验装置包括试验电源模块1，试验变压器2，试验补偿电抗器3和分压器4，试验补偿电抗器3与分压器4并联设置在试验变压器2和被试变压器5之间，试验电源模块1与试验变压器2相连。所述的试验电源模块1为大功率变频电源。大功率变频电源主要是利用电力电子设备将交流电整流为直流，再通过逆变电路将直流变为交流，在逆变的过程中实现频率可以调节，再进一步通过功率放大电路，将电压放大至需要的数值。
所述的试验变压器2采用二次侧多抽头变压器，其一次侧与变频电源输出连接，二次侧输出端子绝缘水平均大于或等于40kV，利用对称加压法对330kV及以下电压等级变压器进行长时感应耐压试验。
实施例2，如图2，与实施例1不同的是所述的试验电源模块1还可为两台电动机组成的倍频电源，包括三相转子绕线式异步电动机9和三相异步鼠笼电动机8，三相异步鼠笼电动机8用于驱动三相转子绕线式异步电动机9，三相异步鼠笼电动机8上设有启动器6，三相转子绕线式异步电动机9上设有调压器7，三相转子绕线式异步电动机9与第一升压变压器10相连，第一升压变压器10与分压测量系统11相连。使用时先启动鼠笼式电动机M1至额定转速，然后用与鼠笼式电动机相序相反的三相电源，经调压器TR对绕线式异步电动机M2定子励磁，便在定子中产生与其转子旋转方向相反的旋转磁场。由于驱动绕线式电动机转子的速度与旋转磁场的速度接近，但旋转方向相反，于是便在绕线式转子绕组中感应出两倍于系统频率的电压，其数值大小可由调压器调整定子励磁电压而定。该电机输出的倍频电压，经升压后便可作100Hz的两倍工频电压，进行变压器的感应耐压试验。但在启动过程中，必须先启动鼠笼式电动机，再合上调压器，由零逐渐升压，否则有可能使联接靠背轮扭断。
实施例3，如图3，与实施例1不同的是所述的试验电源模块1还可为异步感应电动机12和无刷中频同步电动机13组成的中频无刷励磁同步电机组，无刷中频同步电动机13与第二升压变压器15相连，铁心电抗器14设置在无刷中频同步电动机13与第二升压变压器15之间，空心电抗体16与第二升压变压器15相连。其工作原理为：中频发电机发出一定频率(250Hz)的单相或三相交流电能，经中间变压器升压，同时用补偿电抗器来调整补偿被试变压器的电容性电流，以获取所需的试验电压。这种工作原理和方式可用得到所需频率的试验电压。电网电源仅用来驱动发电机组和提供直流励磁电源，使试验电源与电网电源实现隔离，从而消除了试验回路来自电网系统的干扰。无刷励磁方式也大大降低了电源本身的干扰水平，因此在进行感应耐压试验的同时可进行局部放电试验。
实施例4，如图4，与实施例1不同的是所述的试验电源模块1还可为三台单相变压器或一台三相变压器，变压器一次侧接成星形，二次侧接成开口三角形。在变压器的星形侧，加上对称的三相正弦波电源，并升高电压让铁心磁路饱和，使铁心中磁通所含三次谐波的成分增多，相应在铁心线圈上感应的三次谐波电压也增高，这样在接成开口三角形的绕组中，就有基波和三次谐波电压，由于三相基波的相量互相差120度角度，在开口三角形中串接起来其和为零，而三次谐波是同相的，故得到三相三次谐波的相量和为 
，于是在开口三角形侧便可得到三倍频率的电源。
所述的超高压变压器长时感应耐压试验装置，其变压器现场感应耐压试验是在变压器的低压侧加电压，在高压侧、中压侧感应出规定值的电压，从而考核变压器的主绝缘(指绕组对地、相间及不同电压等级的绕组间的绝缘)和纵绝缘(绕组层间、匝间及段间)的电气强度，从而考核运输、安装等环节的质量。其试验电源模块1变压器铁芯的伏安曲线，一般设计在额定频率和电压时接近弯曲部分。若在额定频率时，用两倍额定电压施加于被试变压器的一侧绕组，铁芯会饱和，必然使空载电流急剧增加，达到不能允许的程度，为了使在两倍额定电压下，铁芯仍不致饱和，可采取提高电源频率的办法。工程上一般要求电源频率为100～400Hz，所以试验电源采用变频电源。其试验变压器2的高、低压绕组及铁芯间均设静电屏蔽层，既作为励磁变压器，又是隔离变压器，试验变压器设计裕度为在最大负荷条件下能连续运行3小时,且须有承受变压器总重的起吊装置，变压器内部结构应在经过正常的铁路、公路运输后紧固件不松动，变压器的组、部件，如套管、阀门和储油柜等的结构及布置位置，不防碍吊装、运输及运输中紧固定位。
其试验补偿电抗器3配置补偿电压器的目的是对被试变压器的容性电流进行补偿，减小试验电源容量；其分压器4用于对试验变压器输出电压进行测量。补偿电抗器与被试变压器的等效电容并联，在高于100Hz的频率下回路达到并联谐振状态，从而补偿电抗器中流通的感性电流完全补偿了被试变压器中流通的容性电流，试验中消耗的无功功率通过补偿电抗器完全补偿，系统只需要提供有功功率。
变压器现场感应耐压试验中，高压和中压侧完全空载，在理论上，仅在直接加压的低压侧有极小的电流流通，而在承受感应电压的中压、高压侧仅有极小的电流流过，试验电流则主要是电容性的，等效回路中的分布电容起着主要作用，而分布电阻和电感都几乎可以忽略，整个被试变压器对外可以等效为一个集中性的电容，而这个电容包括了绕组匝间电容、绕组饼间电容、绕组相间电容以及空间杂散电容等。
本发明用于甘肃大唐景泰电厂#1、#2主变、华能平凉电厂#5、#6主变、750kV武胜变电站主变等多台各类型750kV变压器的现场感应耐压试验，有效地检验了变压器运输、安装等环节的质量，保证了设备能够安全稳定地投入运行，试验过程及方案如下述：
具体应用实例1，如图5所示，被试变压器低压侧最高试验电压为31.6kV，试验变压器选择A5(40kV抽头)和X输出，采取双边对称加压方式，A3(20kV抽头)接地。为减小单台电抗器补偿电流，选择两台2H的补偿电抗器并联接入补偿。
试验数据如表1
表1 景泰电厂#1主变现场感应耐压试验数据
根据试验数据计算，该变压器各相在试验时的等效电容均为1.497μF。
具体应用实例2，如图6所示，其实验方案与具体应用实例1相同，试验数据如表2
表2 景泰电厂#2主变现场感应耐压试验数据
根据试验数据计算，该变压器各相在试验时的等效电容在1.519－1.546μF之间。
具体应用实例3，如图5所示，其实验方案与具体应用实例1相同，试验数据如表3。
表3 平凉电厂#5主变现场感应耐压试验数据
根据试验数据计算，该变压器各相在试验时的等效电容在1.068－1.079μF之间。
具体应用实例4，如图5所示，其实验方案与具体应用实例1相同，试验数据如表4。
表4 平凉电厂#5主变现场感应耐压试验数据
根据试验数据计算，该变压器各相在试验时的等效电容在1.008 －1.039μF之间。
具体应用实例5，如图6所示，其实验方案为被试变压器低压侧最高承受电压达到100.8kV，因此需要两台试验变压器串联输出，采用对称加压方式，两台试验变压器的X端接地，A6输出。为了使单台补偿电抗器承受的电压和电流最小，采用4台电抗器两串两并的方式接入，串联电抗器的中间接地，接入电抗器的总电感为6H。
试验数据如表5。
表5 武胜变主变现场感应耐压试验数据
根据试验数据计算，该变压器各相在试验时的等效电容均为0.312μF。
Claims (6)
1.一种超高压变压器长时感应耐压试验装置，其特征在于：所述的试验装置包括试验电源模块，试验变压器，试验补偿电抗器和分压器，试验补偿电抗器与分压器并联设置在试验变压器和被试变压器之间，试验电源模块与试验变压器相连。
2.如权利要求1所述的超高压变压器长时感应耐压试验装置，其特征在于：所述的试验电源模块为大功率变频电源。
3.如权利要求1或2所述的超高压变压器长时感应耐压试验装置，其特征在于：所述的试验电源模块为两台电动机组成的倍频电源，包括三相转子绕线式异步电动机和三相异步鼠笼电动机，三相异步鼠笼电动机用于驱动三相转子绕线式异步电动机，三相异步鼠笼电动机上设有启动器，三相转子绕线式异步电动机上设有调压器，三相转子绕线式异步电动机与第一升压变压器相连，第一升压变压器与分压测量系统相连。
4.如权利要求1或2所述的超高压变压器长时感应耐压试验装置，其特征在于：所述的试验电源模块为异步感应电动机和无刷中频同步电动机组成的中频无刷励磁同步电机组，无刷中频同步电动机与第二升压变压器相连，铁心电抗器设置在无刷中频同步电动机与第二升压变压器之间，空心电抗体与第二升压变压器相连。
5.如权利要求1或2所述的超高压变压器长时感应耐压试验装置，其特征在于：所述的试验电源模块为三台单相变压器或一台三相变压器，变压器一次侧接成星形，二次侧接成开口三角形。
6.如权利要求1所述的超高压变压器长时感应耐压试验装置，其特征在于：所述的试验变压器采用二次侧多抽头变压器，其一次侧与变频电源输出连接，二次侧输出端子绝缘水平均大于或等于40kV。
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