CN110456236A - 铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,包括以下步骤:S1、试验准备;S2、将被试变压器与方波脉冲发生器连接,进行局部放电校准数据采集;S3、将被试变压器与局部放电电路连接,进行局部放电试验,试验时首先采用单相连接的方式逐相地将电压加在线路端子上,同时监测和记录被试变压器的局部放电量,并且试验时采用压频分离变频器作为试验电源;S4、根据局部放电量,判断被试变压器是否试验合格。本发明可以在现场不具备工频耐压试验的情况下,对铁路牵引变压器进行局部放电试验,实现了现场试验的便捷性。
Description
技术领域
本发明属于铁路施工领域,具体涉及一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法。
背景技术
随着铁路牵引电力系统电压等级的不断提高,牵引变压器的电压等级和单台容量也在不断地提高。为了考核变压器在长期工作电压作用下的绝缘性能,需进行局部放电试验,这是目前检测变压器内部绝缘缺陷最为有效的手段。根据GB 50150-2016《电气装置安装工程电气设备交接性试验标准》、《国家电网公司十八项电网重大反事故措施的通知》的有关要求,变压器现场交接性局部放电试验已经为强制性试验项目。
在国内220kV铁路牵引变压器一般只在出厂试验进行局部放电试验,现场的交接性局放试验一直是空白。因在厂里进行该试验,外部条件稳定且升压装置无需运输,常采用中频发电机作为升压源进行该试验。现场如使用厂家试验用设备,其体积庞大,运输成本高、收费高,现场使用极不经济。而且铁路牵引变电所道路情况复杂,有些地方因地理条件限制,试验用升压设备根本无法运输至现场。同时在铁路牵引变电所施工阶段,常常存在交叉施工和现场条件的约束,试验设备本身很难达到无局放的效果,导致试验结果的准确性和可靠性将大打折扣。
发明内容
本发明克服现有技术存在的不足,所要解决的技术问题为:提供一种铁路牵引变压器局部放电交接性测试方法,以提高铁路牵引变压器放电试验方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,包括以下步骤:
S1、试验准备:检查被试变压器的技术资料,分析常规试验数据;对试验电源进行测试,同时对设备空载情况进行检查;
S2、将被试变压器与方波脉冲发生器连接,进行局部放电校准数据采集;
S3、将被试变压器与局部放电电路连接,进行局部放电试验,试验时首先采用单相连接的方式逐相地将电压加在线路端子上,同时监测和记录被试变压器的局部放电量;所述局部放电电路包括压频分离变频器、励磁变压器、电容分压器、高压测量盒和局放测试仪,外接电源经所述压频分离变频器后,与所述励磁变压器的输入端连接,所述励磁变压器的输出端与被试变压器连接,所述电容分压器设置在励磁变压器的输出端上,所述高压测量盒的输入端与所述电容分压器连接;所述压频分离变频器用于对所述励磁变压器的输入电压进行电压和频率的独立调节;
S4、根据局部放电量,判断被试变压器是否试验合格。
所述步骤S3中,局部放电试验的具体步骤为:
加压时通过压频分离变频器进行加压,加压时不改变变频器输出频率,并采用台阶式的加压方式,一共包括A~E五个电压台阶,先在不大于U2/3的电压下接通电源,然后加压到A台阶,保持5min;然后加压使电压上升到B台阶,保持5min;最后加压使电压上升到C台阶后,进行试验,待试验时间结束后,不间断地将电压降到D台阶,并至少保持30min,以测量局部放电;然后再将电压降低到E台阶,保持5min;最后将电压降低到U2 /3以下后切断电源;
若电压降低到U2 /3以下的过程中,出现低压电流过大时,则立即停止施加电压,并通过变频电源改变频率3~5Hz,然后再次施加电压观察电流,如电流减小则继续施加电压,如电流未减小则继续改变频率,直至得到试验所需电压再切断电源;
所述A台阶和E台阶的电压值为1.1Um /√3;所述B台阶和D台阶的电压值U2为1.5Um /√3或1.3Um /√3;所述C台阶的电压值U1为1.7Um /√3;其中Um为设备最高运行线电压。
当试验电压频率等于或小于2倍额定频率时,所述C台阶的试验时间为 60 秒;当试验频率超过两倍额定频率时,所述C台阶的试验时间应为120s× 额定频率/试验频率,并且不小于 15s。
在AT供电模式下,所述励磁变压器包括两台独立的干式变压器,所述两台干式变压器采用低压侧并联高压侧串联的方式达到升压功能。
被试变压器的局部放电信号从高压套管末屏引出到局部测试仪,若被试变压器的高压套管没有末屏, 则通过耦合电容器引出到局部测试仪。
所述压频分离变频器包括整流器、中间电路、逆变器、控制电路和调压装置,所述整流器、中间电路、逆变器和调压装置依次连接,所述控制电路用于控制逆变器的输出频率。
所述步骤S1的具体步骤为:
S101、对被试变压器的结构接线组别等技术资料进行详细分析,审查变电所设计图纸,熟悉有关资料。检查变压器本身图纸是否齐全,变压器图纸本身有无错误和矛盾,设计内容与变压器技术条件能否一致;
S102、试验前对所试验变压器需进行常规项目的检测,包括:测量绕组连同套管的直流电阻、检查所有分接头的电压比、检查变压器的三相接线组别和单相变压器引出线的极性,绝缘油试验或SF6气体试验、非纯瓷套管的试验、测量绕组连同套管的介质损耗角正切值tanδ、测量绕组连同套管的直流泄漏电流为变压器介质的绝缘试验检查,测量与铁心绝缘的各紧固件(连接片可拆开者)及铁心(有外引接地线的)绝缘电阻,检查变压器是否为一点接地;
S103、通过背景噪声测试仪及示波器可以对试验电源进行初步测试,要求试验电源背景噪声水平应低于标准对被试品规定的视在放电量的50%;电压不平衡度正常5%,短时7%,电压总谐波畸变率不超过5%;
S104、对压频分离变频器进行通电测试,对其输入输出进行表计检查,误差率不超过±5%;然后对励磁变压器进行检查,利用万用表和电容分压器对励磁变压器进行绕组和输出的检查;最后对局放测试仪进行自查自检,通过测试原始波形与出厂试验对比进行局放测试仪的自查。
所述步骤S2中,以视在放电电荷量来衡量被试变压器的局部放电强度,所述视在放电电荷量的测定方法为:将模拟实际放电的瞬变已知电荷注入被试变压器两端, 在此两端出现的脉冲电压与局部放电时产生的脉冲电压相同, 则注入的电荷量即为视在放电电荷量, 注入的电荷量由校准脉冲发生器产生。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:本发明提供了一种铁路牵引变压器局部放电交接性测试方法,为变压器以后的运行提供了可靠的数据保证,在现场不具备工频耐压试验的情况下,为变压器主绝缘检查提供了数据的保证;通过局放试验做到对变压器定性定量的分析其绝缘问题,从而保证了该变电所在投运后的真正安全;此外,本发明采用压频分离变频器作为试验电源,在试验过程中可以实现压频分离连续可调,可以避免电路的谐振问题,试验电路中无需设置补偿电抗器;升压设备采用两台变压器串联升压技术,利用380/27.5的两台独立的干式试验变压器低压侧并联高压测串联的方式,达到升压功能,高低压侧采用不同的连接方式。通过升压变压器使用数量的不同,接线方式的不同,满足了铁路不同供电方式下变压器局部放电试验的试验电压要求。利用电容分压器连接到变压器高压套管末屏,做到电压的在线监测;在升压过程中为保证试验安全可靠和不产生谐振现象。通过局放仪采集相应的波形达到试验效果。整个试验设备体积小、重量轻,适用于铁路牵引变电所的特殊路况。
附图说明
图1为本发明提供的一种铁路牵引变压器局部放电交接性测试方法的流程示意图;
图2为本发明实施例中局部放电校准电路图;
图3为本发明实施例中局部放电电路的电路连接图;
图4为本发明实施例中压频分离变频器的结构框图;
图5为本发明实施例中局部放电测试中的加压程序图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例;基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明实施例提供了一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,包括以下步骤:
S1、试验准备:检查被试变压器的技术资料,分析常规试验数据;对试验电源进行测试,同时对设备空载情况进行检查。
其中,试验准备的具体步骤包括:
S101、对被试变压器的结构接线组别等技术资料进行详细分析,审查变电所设计图纸,熟悉有关资料。检查变压器本身图纸是否齐全,变压器图纸本身有无错误和矛盾,设计内容与变压器技术条件能否一致。
S102、试验前对所试验变压器需进行常规项目的检测,包括:测量绕组连同套管的直流电阻、检查所有分接头的电压比、检查变压器的三相接线组别和单相变压器引出线的极性,绝缘油试验或SF6气体试验、非纯瓷套管的试验、测量绕组连同套管的介质损耗角正切值 tanδ、测量绕组连同套管的直流泄漏电流为变压器介质的绝缘试验检查,测量与铁心绝缘的各紧固件(连接片可拆开者)及铁心(有外引接地线的)绝缘电阻,检查变压器是否为一点接地。
S103、通过背景噪声测试仪及示波器可以对试验电源进行初步测试,要求试验电源背景噪声水平应低于标准对被试品规定的视在放电量的50%;电压不平衡度正常5%,短时7%,电压总谐波畸变率不超过5%。
S104、对压频分离变频器进行通电测试,对其输入输出进行表计检查,误差率不超过±5%;然后对励磁变压器进行检查,利用万用表和电容分压器对励磁变压器进行绕组和输出的检查;最后对局放测试仪进行自查自检,通过测试原始波形和出厂试验对比的思路进行局放测试仪的自查。
S2、将被试变压器与方波脉冲发生器连接,进行局部放电校准数据采集。
如图2所示,为变压器局部放电校准电路的示意图。在局部放电测量前, 以视在放电电荷量来衡量被试变压器的局部放电强度。根据 GB1094.3-2003 规定, 视在放电电荷的测定方法是:将模拟实际放电的瞬变已知电荷注入试品两端(施加电压的两端), 在此两端出现的脉冲电压与局部放电时产生的脉冲电压相同, 则注入的电荷量即为视在放电电荷量, 注入的电荷量由校准用的方波脉冲发生器产生。
S3、将被试变压器与局部放电电路连接,进行局部放电试验,试验时首先采用单相连接的方式逐相地将电压加在线路端子上,同时监测和记录被试变压器的局部放电量;加压时通过压频分离变频器进行加压,加压时不改变变频器输出频率,并采用台阶式的加压方式。
如图3所示,所述局部放电电路包括压频分离变频器、励磁变压器、电容分压器、高压测量盒、变频器控制箱和局放测试仪,外接电源经所述压频分离变频器后,与所述励磁变压器的输入端连接,所述励磁变压器的输出端与被试变压器连接,所述电容分压器设置在励磁变压器的输出端上,所述高压测量盒的输入端与所述电容分压器连接;所述压频分离变频器用于对所述励磁变压器的输入电压进行电压和频率的独立调节。
如图4所示,为本实施例中压频分离变频器的结构示意图,所述压频分离变频器包括整流器、中间电路、逆变器、控制电路和调压装置,所述整流器、中间电路、逆变器和调压装置依次连接,所述控制电路用于控制逆变器的输出频率。因此,本发明采用压频分离连续可调的压频分离变频器,既能满足调压又能满足调频,在调压的过程中任意改变频率;在调频的过程中任意改变电压,这样可以在升压试验中避免谐振现象。
进一步地,本实施例中,在AT供电模式下,所述励磁变压器包括两台独立的干式变压器,所述两台干式变压器采用低压侧并联高压侧串联的方式达到升压功能。
其中,如图3所示,被试变压器的局部放电信号从高压套管末屏引出到局部测试仪,若被试变压器的高压套管没有末屏,则通过耦合电容器引出到局部测试仪。
本实施例中,电源设备采用压频分离变频器,可以实现测试电压和频率的分离连续可调,避免了测试过程中可能出现的谐振和磁饱和。在AT供电模式下,用于升压的励磁变压器采用两台变压器串联升压技术,利用380/27.5的两台独立的干式试验变压器低压侧并联高压测串联的方式,达到升压功能,高低压侧采用不同的连接方式。通过升压变压器使用数量的不同,接线方式的不同,避免了铁路牵引变压器现场测量中中级发电机的使用,满足了铁路不同供电方式下变压器局部放电试验的试验电压要求。利用电容分压器连接到变压器高压套管末屏,通过高压测量盒实现了电压的在线监测;在升压过程中为保证试验安全可靠和不产生谐振,再引入一台补偿用电抗器。通过局放仪采集相应的波形达到试验效果。整个试验设备体积小、重量轻,适用于铁路牵引变电所的特殊路况。
如图5所示,试验中加压过程一共包括A~E五个电压台阶,先在不大于U2/3的电压下接通电源,然后加压到A台阶,保持5min;然后加压使电压上升到B台阶,保持5min;最后加压使电压上升到C台阶后,进行试验,待试验时间结束后,不间断地将电压降到D台阶,并至少保持30min,以测量局部放电;然后再将电压降低到E台阶,保持5min;最后将电压降低到U2 /3以下后切断电源。除台阶C持续时间以外,其余试验持续时间与试验频率无关。当试验电压频率等于或小于2倍额定频率时,所述C台阶的试验时间为 60 秒;当试验频率 超过两倍额定频率时,所述C台阶的试验时间应为120s× 额定频率/试验频率,并且不小于 15s。
此外,若电压降低到U2 /3以下的过程中,出现低压电流过大时,则立即停止施加电压,并通过变频电源改变频率3~5Hz,然后再次施加电压观察电流,如电流减小则继续施加电压,如电流未减小则继续改变频率,直至得到试验所需电压再切断电源。
其中,所述A台阶和E台阶的电压值为1.1Um /√3;所述B台阶和D台阶的电压值U2为1.5Um /√3或1.3Um /√3,视试验条件定;在施加试验电压的前后,应测量所有测量通道上的背景噪声水平。所述C台阶的电压值U1为1.7Um /√3;其中Um为设备最高运行线电压。
此外,在电压上升到U2及由U2下降的过程中,即由A台阶上升到B台阶以及由D台阶下降到E台阶的过程中,应记录可能出现的局部放电起始电压和熄灭电压。在1.1Um /√3下测量局部放电视在电荷量;在电压U2的第一阶段中,即B台阶阶段应读取并记录一个读数。对该阶段不规定其视在电荷量值;在施加U1期间内,即台阶C阶段中,不要求给出视在电荷量值;在电压U2的第二个阶段即D台阶阶段的整个期间,应连续地观察局部放电水平,并每隔5min记录一次。
S4、根据局部放电量,判断被试变压器是否试验合格。
如果满足下列要求,则试验合格:试验电压不产生忽然下降;在U2 = 1.5Um /√3或1.3Um /√3下的长时试验期间,局部放电量的连续水平不大于500pC或300 pC;在U2下,局放放电不呈现持续增加的趋势,偶然出现的较高幅值的脉冲可以不计入;在1.1Um /√3下,视在电荷量的连续水平不大于100pC。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、试验准备:检查被试变压器的技术资料,分析常规试验数据;对试验电源进行测试,同时对设备空载情况进行检查;
S2、将被试变压器与方波脉冲发生器连接,进行局部放电校准数据采集;
S3、将被试变压器与局部放电电路连接,进行局部放电试验,试验时首先采用单相连接的方式逐相地将电压加在线路端子上,同时监测和记录被试变压器的局部放电量;所述局部放电电路包括压频分离变频器、励磁变压器、电容分压器、高压测量盒和局放测试仪,外接电源经所述压频分离变频器后,与所述励磁变压器的输入端连接,所述励磁变压器的输出端与被试变压器连接,所述电容分压器设置在励磁变压器的输出端上,所述高压测量盒的输入端与所述电容分压器连接;所述压频分离变频器用于对所述励磁变压器的输入电压进行电压和频率的独立调节;
S4、根据局部放电量,判断被试变压器是否试验合格。
2.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,其特征在于,所述步骤S3中,局部放电试验的具体步骤为:
加压时通过压频分离变频器进行加压,加压时不改变变频器输出频率,并采用台阶式的加压方式,一共包括A~E五个电压台阶,先在不大于U2/3的电压下接通电源,然后加压到A台阶,保持5min;然后加压使电压上升到B台阶,保持5min;最后加压使电压上升到C台阶后,进行试验,待试验时间结束后,不间断地将电压降到D台阶,并至少保持30min,以测量局部放电;然后再将电压降低到E台阶,保持5min;最后将电压降低到U2 /3以下后切断电源;
若电压降低到U2 /3以下的过程中,出现低压电流过大时,则立即停止施加电压,并通过变频电源改变频率3~5Hz,然后再次施加电压观察电流,如电流减小则继续施加电压,如电流未减小则继续改变频率,直至得到试验所需电压再切断电源;
所述A台阶和E台阶的电压值为1.1Um /√3;所述B台阶和D台阶的电压值U2为1.5Um /√3或1.3Um /√3;所述C台阶的电压值U1为1.7Um /√3;其中Um为设备最高运行线电压。
3.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,其特征在于,当试验电压频率等于或小于2倍额定频率时,所述C台阶的试验时间为 60 秒;当试验频率超过两倍额定频率时,所述C台阶的试验时间应为120s× 额定频率/试验频率,并且不小于15s。
4.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,其特征在于,在AT供电模式下,所述励磁变压器包括两台独立的干式变压器,所述两台干式变压器采用低压侧并联高压侧串联的方式达到升压功能。
5.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,其特征在于,被试变压器的局部放电信号从高压套管末屏引出到局部测试仪,若被试变压器的高压套管没有末屏, 则通过耦合电容器引出到局部测试仪。
6.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,其特征在于,所述压频分离变频器包括整流器、中间电路、逆变器、控制电路和调压装置,所述整流器、中间电路、逆变器和调压装置依次连接,所述控制电路用于控制逆变器的输出频率。
7.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,其特征在于,所述步骤S1的具体步骤为:
S101、对被试变压器的结构接线组别等技术资料进行详细分析,审查变电所设计图纸,熟悉有关资料;检查变压器本身图纸是否齐全,变压器图纸本身有无错误和矛盾,设计内容与变压器技术条件能否一致;
S102、试验前对所试验变压器需进行常规项目的检测,包括:测量绕组连同套管的直流电阻、检查所有分接头的电压比、检查变压器的三相接线组别和单相变压器引出线的极性,绝缘油试验或SF6气体试验、非纯瓷套管的试验、测量绕组连同套管的介质损耗角正切值tanδ、测量绕组连同套管的直流泄漏电流为变压器介质的绝缘试验检查,测量与铁心绝缘的各紧固件(连接片可拆开者)及铁心(有外引接地线的)绝缘电阻,检查变压器是否为一点接地;
S103、通过背景噪声测试仪及示波器可以对试验电源进行初步测试,要求试验电源背景噪声水平应低于标准对被试品规定的视在放电量的50%;电压不平衡度正常5%,短时7%,电压总谐波畸变率不超过5%;
S104、对压频分离变频器进行通电测试,对其输入输出进行表计检查,误差率不超过±5%;然后对励磁变压器进行检查,利用万用表和电容分压器对励磁变压器进行绕组和输出的检查;最后对局放测试仪进行自查自检,通过测试原始波形与出厂试验对比进行局放测试仪的自查。
8.根据权利要求1所述的一种铁路牵引变压器局部放电交接性试验方法,其特征在于,所述步骤S2中,以视在放电电荷量来衡量被试变压器的局部放电强度,所述视在放电电荷量的测定方法为:将模拟实际放电的瞬变已知电荷注入被试变压器两端, 在此两端出现的脉冲电压与局部放电时产生的脉冲电压相同, 则注入的电荷量即为视在放电电荷量, 注入的电荷量由校准脉冲发生器产生。
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