CN114325475B - 特高压变压器短路试验系统的供电电路及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种特高压变压器短路试验系统的供电电路及方法，供电电路包括：n0条并联供电支路，每条供电支路依次设有：发电机G、限流电抗器CLR以及合闸选相开关HQ，其中，n0≥2，n0为整数。本发明包括至少两条并联的供电支路，且每条供电支路上设有对应的合闸选相开关HQ，供电电路可以满足特高压变压器短路试验系统的电源要求，且同步性好，每条供电支路可关合100kA对称短路电流，合闸时间分散性小于0.1ms，可满足非对称短路电流的要求。

Description

特高压变压器短路试验系统的供电电路及方法

技术领域

本发明属于变压器短路试验技术领域，具体涉及一种特高压变压器短路试验系统的供电电路及方法。

背景技术

特高压是指电压等级在交流1000千伏及以上和直流±800千伏及以上的输电技术，具有输送容量大、距离远、效率高和损耗低等技术优势。特高压输电在保障电力供应、促进清洁能源发展、改善环境、提升电网安全水平等方面发挥了重要作用。

特高压变压器是特高压输电网络中的核心设备，变压器在输电网络中运行不可避免的会遭受短路电流的冲击，其是否能经受短路电流的冲击，而不发生损坏直接影响到输电线路的运行安全。变压器是否能经受短路电流的冲击，最有效直接的方法就是通过试验验证。

短路试验需要特大容量的试验电源，为保证试验过程中得到要求的非对称电流分量，需采用可选相合闸开关关合试验回路。现有的大型电力变压器的短路试验通常在试验变压器的二次侧使用高压断路器选相合闸，因只对单一断路器操作，所以简单、稳定，只要保证合闸固有时间的稳定和解决预击穿问题即可满足试验要求。但是，对于特高压变压器其需要的试验电源容量特大，电压等级高，现有的合闸开关已经无法满足合闸要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了特高压变压器短路试验系统的供电电路及方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一方面，本发明公开一种特高压变压器短路试验系统的供电电路，包括：n0条并联供电支路，每条供电支路依次设有：发电机G、限流电抗器CLR以及合闸选相开关HQ，其中，n0≥2，n0为整数。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：

作为优选的方案，供电电路通过升压电路后与分闸断路器FQ串联。

作为优选的方案，供电电路通过升压电路后与至少两个分闸断路器FQ串联。

作为优选的方案，在每条供电支路上还设有保护断路器BD，保护断路器BD串联于发电机G和限流电抗器CLR之间。

作为优选的方案，每条供电支路通过保护断路器BD与并机调整支路串联，n0条供电支路的并机调整支路相互并联，并机调整支路用于调整每条供电支路上的发电机达到相同电压和/或相同转数。

作为优选的方案，并机调整支路上设有并机电抗器PR和并机开关PD。

作为优选的方案，并机电抗器PR串联于保护断路器BD和并机开关PD之间。

作为优选的方案，在每条供电支路还设有操作断路器CD，操作断路器CD串联于保护断路器BD和限流电抗器CLR之间。

另一方面，本发明还公开一种特高压变压器短路试验系统的供电方法，利用上述任一种供电电路进行供电，具体包括以下步骤：

A)n0台发电机启动至额定转数；

B)调整每条供电支路上的限流电抗器CLR，控制发电机的事故电流在预设值，分闸断路器FQ合闸，每条供电支路上的合闸选相开关HQ分闸，调整各个发电机强励投入倍数、投入时间，发电机调机时间、灭磁时间；

C)n0台发电机升压至第一预设值，每条供电支路上的合闸选相开关HQ合闸，预设时间后分闸断路器FQ分闸，完成该第一预设值下的电流的调整试验；

D)分闸断路器FQ合闸，每条供电支路上的合闸选相开关HQ分闸；

E)n0台发电机升压至第二预设值，每条供电支路上的合闸选相开关HQ合闸，预设时间后分闸断路器FQ分闸，完成第一次电流的正式试验；

F)分闸断路器FQ合闸，每条供电支路上的合闸选相开关HQ分闸；

G)调整待试验变压器，重复步骤A)-步骤G)m次，完成第m+1次电流的正式试验，其中：m≥1，m为整数。

作为优选的方案，步骤A)具体为：n0台发电机启动至额定转数，预合每条并机调整支路上的保护断路器BD和并机断路器PD，n0台发电机通过并机电抗器PR平衡后达到相同电压、相同转数。

本发明公开一种特高压变压器短路试验系统的供电电路及方法，其供电电路包括至少两条并联的供电支路，且每条供电支路上设有对应的合闸选相开关HQ，本发明的供电电路可以满足特高压变压器短路试验系统的电源要求，且同步性好，每条供电支路可关合100kA对称短路电流，合闸时间分散性小于0.1ms，可满足非对称短路电流的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的每条供电支路的电路图。

图2为本发明实施例提供的供电电路的电路图。

图3为本发明实施例提供的特高压变压器短路试验系统的供电电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

另外，“包括”元件的表述是“开放式”表述，该“开放式”表述仅仅是指存在对应的部件或步骤，不应当解释为排除附加的部件或步骤。

为了达到本发明的目的，百万变压器短路试验系统的供电电路及方法的其中一些实施例中，特高压变压器短路试验系统的供电电路包括：5条并联供电支路，每条供电支路依次设有：发电机G、限流电抗器CLR以及合闸选相开关HQ，如图1所示。

如图2所示，为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，供电电路通过升压电路DD后与分闸断路器FQ串联。

进一步，供电电路通过升压电路DD后与两个分闸断路器FQ₁、FQ₂串联。

进一步，在每条供电支路上还设有保护断路器BD，保护断路器BD串联于发电机G和限流电抗器CLR之间。

进一步，每条供电支路通过保护断路器BD与并机调整支路串联，5条供电支路的并机调整支路相互并联，并机调整支路用于调整每条供电支路上的发电机达到相同电压和/或相同转数。

进一步，并机调整支路上设有并机电抗器PR和并机开关PD。

进一步，并机电抗器PR串联于保护断路器BD和并机开关PD之间。

进一步，在每条供电支路还设有操作断路器CD，操作断路器CD串联于保护断路器BD和限流电抗器CLR之间。

本发明实施例还公开一种特高压变压器短路试验系统的供电方法，利用上述任一实施例公开的供电电路进行供电，具体包括以下步骤：

A)5台发电机启动至额定转数；

B)调整每条供电支路上的限流电抗器CLR，控制发电机的事故电流在预设值，分闸断路器FQ合闸，每条供电支路上的合闸选相开关HQ分闸，调整各个发电机强励投入倍数、投入时间，发电机调机时间、灭磁时间；

C)5台发电机升压至第一预设值，每条供电支路上的合闸选相开关HQ合闸，预设时间后分闸断路器FQ分闸，完成该第一预设值下的电流的调整试验；

D)分闸断路器FQ合闸，每条供电支路上的合闸选相开关HQ分闸；

E)5台发电机升压至第二预设值，每条供电支路上的合闸选相开关HQ合闸，预设时间后分闸断路器FQ分闸，完成第一次电流的正式试验；

F)分闸断路器FQ合闸，每条供电支路上的合闸选相开关HQ分闸；

G)调整待试验变压器，重复步骤A)-步骤G)m次，完成第m+1次电流的正式试验，其中：m≥1，m为整数。

进一步，步骤A)具体为：5台发电机启动至额定转数，预合每条并机调整支路上的保护断路器BD和并机断路器PD，5台发电机通过并机电抗器PR平衡后达到相同电压、相同转数。

如图3所示，特高压变压器短路承受能力试验系统包括：一组供电模块、一组第一升压模块和两组第二升压模块。

供电模块包括：发电机G₁至发电机G₅、限流电抗器CLR和合闸选相开关HQ，5个发电机并联连接。

第一升压模块包括：第一升压变压器DA₁至第一升压变压器DA₆；

第一升压变压器DA₁至第一升压变压器DA₆的一次侧并联连接，且与供电模块电连接，第一升压变压器DA₁至第一升压变压器DA₆的二次侧依次反向串级连接，第一升压变压器DA₁的二次侧与待试验变压器的第一试验端电连接。第一试验端可以但不限于为待试验变压器的x端。

其中一组第二升压模块包括：第二升压变压器DB₁至第二升压变压器DB₂和隔离升压变压器DC₁至隔离升压变压器DC₂；

隔离升压变压器DC₁至隔离升压变压器DC₂的一次侧并联连接，且与供电模块电连接，隔离升压变压器DC₁至隔离升压变压器DC₂的二次侧并联，并联后为第二升压变压器DB₁至第二升压变压器DB₂的一次侧供电；

第二升压变压器DB₁至第二升压变压器DB₂的一次侧串联连接，第二升压变压器DB₁至第二升压变压器DB₂的二次侧串联，第二升压变压器DB₁与第一升压变压器DA₆的二次侧电连接，第二升压变压器DB₂的二次侧与另一组第二升压模块中的第二升压变压器DB₃的二次侧电连接。

另一组第二升压模块包括：第二升压变压器DB₃至第二升压变压器DB₄和隔离升压变压器DC₃至隔离升压变压器DC₄；

隔离升压变压器DC₃至隔离升压变压器DC₄的一次侧并联连接，且与供电模块电连接，隔离升压变压器DC₃至隔离升压变压器DC₄的二次侧并联，并联后为第二升压变压器DB₃至第二升压变压器DB₄的一次侧供电；

第二升压变压器DB₃至第二升压变压器DB₄的一次侧串联连接，第二升压变压器DB₃至第二升压变压器DB₄的二次侧串联，第二升压变压器DB₃与上一组第二升压模块中的第二升压变压器DB ₂的二次侧电连接，第二升压变压器DB₄的二次侧与待试验变压器的第二试验端电连接。第二试验端可以但不限于为待试验变压器的A端。

其中，待试验变压器为1000MVA/1000kV特高压变压器。

发电机为DSF-6500冲击发电机，5台6500MVA冲击发电机并联，提供短时三相32500MVA，两相18500MVA试验电源。

第一升压变压器DA₁至第一升压变压器DA₆以及隔离升压变压器DC₁至隔离升压变压器DC₄为YD-120000/220冲击变压器，具体为短时容量1500MVA的试验变压器；

第二升压变压器DB₁至第二升压变压器DB₄为YLD-120000/750冲击变压器，具体为短时容量1200MVA的试验变压器。

第一升压变压器DA₁的二次侧与第一升压变压器DA₂的二次侧之间的串联点与待试验变压器油箱外壳电连接。第一升压变压器DA₃的二次侧与第一升压变压器DA₄的二次侧之间的串联点接地。待试验变压器设置于绝缘平台IP上。第二升压变压器DB₃和第二升压变压器DB₄设置于绝缘平台IP上。

在待试验变压器的第二试验端通过分闸断路器FQ₁和分闸断路器FQ₂与第二升压模块中第二升压变压器DB₄电连接。

在电路合适位置设置避雷器ARR。

下面具体介绍下进行高中试验时的步骤。

S1，将待试验变压器S置于绝缘平台IP上，待试验变压器S中压A_m端子与X端子通过足够截面的导线短接，低压端子a、x开路；

S2，第二升压变压器DB₃和第二升压变压器DB₄置于绝缘平台IP，第二升压变压器DB₃和第二升压变压器DB₄外壳油箱对地绝缘，可承受175kV电压；

S3，第一升压变压器DA₁的X端子输出接待试验变压器X端子，第一升压变压器DA₁的A端子输出接待试验变压器S油箱外壳，第二升压变压器DB₄的A端子输出通过分闸断路器FQ₁和分闸断路器FQ₂接待试验变压器A端子；

S4，发电机G₁至发电机G₅启动至额定转数，预合保护断路器BD和并机断路器PD，5台发电机通过并机电抗器PR平衡后达到相同电压、相同转数；

S5，调整限流电抗器CLR数值，控制发电机的事故电流在80kA,分闸断路器FQ₁和分闸断路器FQ₂合闸，合闸选相开关HQ分闸，调整发电机强励投入倍数、投入时间，发电机调机时间、灭磁时间；

S6，测量试验前待试验变压器的电抗值；

S7，发电机升压至第一预设值，合闸选相开关HQ合闸，250ms后分闸断路器FQ₁和分闸断路器FQ₂分闸，完成50％电流的调整试验；

S8，分闸断路器FQ₁和分闸断路器FQ₂合闸，合闸选相开关HQ分闸；

S9，发电机升压至第二预设值，合闸选相开关HQ合闸，250ms后分闸断路器FQ₁和分闸断路器FQ₂分闸，完成第一次100％电流的正式试验；

S10，分闸断路器FQ₁和分闸断路器FQ₂合闸，合闸选相开关HQ分闸；

S11，测量待试验变压器S的电抗值，与测量的本次试验前待试验变压器S的电抗值进行比较，判断是否符合标准要求；

若符合，则进入S12；

若不符合，则停止试验；

S12，待试验变压器S变换分接，测量下一次试验前待试验变压器S的电抗值；

S13，重复步骤S7～S12，完成第二次100％电流的正式试验；

S14，重复步骤S7～S12，完成第三次100％电流的正式试验。

本发明公开一种特高压变压器短路试验系统的供电电路及方法，其供电电路包括至少两条并联的供电支路，且每条供电支路上设有对应的合闸选相开关HQ，本发明的供电电路可以满足特高压变压器短路试验系统的电源要求，且同步性好，每条供电支路可关合100kA对称短路电流，合闸时间分散性小于0.1ms，可满足非对称短路电流的要求。

本试验系统可以但不限于选用MTSA的17.5kV合闸选相开关。

针对特高压变压器的短路试验系统需关合电压767kV，远超特高压系统的额定电压即使选用昂贵的1000KV特高压断路器合闸也可能因关合电压过高造成关合瞬间预击穿，使试验失败。

特高压变压器的短路试验系统在串级升压变压器二次侧串联2台800kV分闸断路器FQ₁、FQ₂分断试验回路，分断电流63kA。同时冲击发电机出口保护断路器BD作为后备分断，确保试验过程中事故短路电流的分断。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.特高压变压器短路试验系统的供电方法，其特征在于，利用供电电路进行供电，所述供电电路包括：n0条并联供电支路，每条供电支路依次设有：发电机G、限流电抗器CLR以及合闸选相开关HQ，其中，n0≥2，n0为整数；

所述供电电路通过升压电路后与至少两个分闸断路器FQ串联；

在每条所述供电支路上还设有保护断路器BD，所述保护断路器BD串联于所述发电机G和限流电抗器CLR之间；

每条供电支路通过保护断路器BD与并机调整支路串联，n0条供电支路的并机调整支路相互并联，所述并机调整支路用于调整每条供电支路上的发电机达到相同电压和/或相同转数；

所述并机调整支路上设有并机电抗器PR和并机开关PD；

所述并机电抗器PR串联于所述保护断路器BD和并机开关PD之间；

所述供电方法具体包括以下步骤：

A)n0台发电机启动至额定转数；

B)调整每条供电支路上的限流电抗器CLR，控制发电机的事故电流在预设值，分闸断路器FQ合闸，每条供电支路上的合闸选相开关HQ分闸，调整各个发电机强励投入倍数、投入时间，发电机调机时间、灭磁时间；

C)n0台发电机升压至第一预设值，每条供电支路上的合闸选相开关HQ合闸，预设时间后分闸断路器FQ分闸，完成该第一预设值下的电流的调整试验；

D)分闸断路器FQ合闸，每条供电支路上的合闸选相开关HQ分闸；

E)n0台发电机升压至第二预设值，每条供电支路上的合闸选相开关HQ合闸，预设时间后分闸断路器FQ分闸，完成第一次电流的正式试验；

F)分闸断路器FQ合闸，每条供电支路上的合闸选相开关HQ分闸；

G)调整待试验变压器，重复步骤A)-步骤G)m次，完成第m+1次电流的正式试验，其中：m≥1，m为整数。

2.根据权利要求1所述的特高压变压器短路试验系统的供电方法，其特征在于，步骤A)具体为：n0台发电机启动至额定转数，预合每条并机调整支路上的保护断路器BD和并机断路器PD，n0台发电机通过并机电抗器PR平衡后达到相同电压、相同转数。

3.根据权利要求1所述的特高压变压器短路试验系统的供电方法，其特征在于，在每条所述供电支路还设有操作断路器CD，所述操作断路器CD串联于所述保护断路器BD和限流电抗器CLR之间。