RU2566395C1 - Device for testing high-voltage equipment to short-circuit current resistivity - Google Patents
Device for testing high-voltage equipment to short-circuit current resistivity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2566395C1 RU2566395C1 RU2014136078/28A RU2014136078A RU2566395C1 RU 2566395 C1 RU2566395 C1 RU 2566395C1 RU 2014136078/28 A RU2014136078/28 A RU 2014136078/28A RU 2014136078 A RU2014136078 A RU 2014136078A RU 2566395 C1 RU2566395 C1 RU 2566395C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- output
- converter
- current
- transformer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к области электроэнергетики и, в частности, к устройствам для электродинамических испытаний токами короткого замыкания (КЗ) высоковольтных силовых трансформаторов большой мощности (более 80 МВА), реакторов, выключателей и другого высоковольтного электрооборудования. Задача таких испытаний, проводимых на специализированных испытательных стендах, - определение электромеханической стойкости оборудования в режимах внезапного короткого замыкания с целью усовершенствования его технических характеристик и конструктивных решений.The invention relates to the field of electric power and, in particular, to devices for electrodynamic testing by short-circuit currents (SC) of high-voltage power transformers of high power (more than 80 MVA), reactors, circuit breakers, and other high-voltage electrical equipment. The objective of such tests conducted at specialized test benches is to determine the electromechanical resistance of equipment in sudden short circuit modes in order to improve its technical characteristics and design solutions.
Уровень техникиState of the art
Электродинамические испытания проводят в соответствии с действующими стандартами. Например, испытания силовых трансформаторов проводят в соответствии с [ГОСТ 20243-74. Трансформаторы силовые. Методы испытаний на стойкость к коротким замыканиям], который регламентирует нормированный уровень ударного тока КЗ в зависимости от номинальной мощности трансформатора и нормированную длительность (0,2 с) испытательного КЗ.Electrodynamic tests are carried out in accordance with current standards. For example, tests of power transformers are carried out in accordance with [GOST 20243-74. Power transformers. Test methods for short circuit resistance], which regulates the rated level of short-circuit shock current depending on the rated power of the transformer and the normalized duration (0.2 s) of the test short-circuit.
Мощность, кратковременно потребляемая из сети при испытаниях на стойкость к КЗ, зависит от номинальной мощности испытуемого трансформатора и превышает ее в десятки раз. Так, например, для испытаний трансформатора типа ТДЦ 250000/220 мощностью 250 МВА и номинальным напряжением 220 кВ в соответствии с требованиями ГОСТ необходима мощность энергосистемы ≈ 15600 МВА.The power that is briefly consumed from the network during short-circuit resistance tests depends on the rated power of the transformer under test and exceeds it by a factor of ten. So, for example, for testing a transformer of the type ТДЦ 250000/220 with a capacity of 250 MVA and a rated voltage of 220 kV in accordance with the requirements of GOST, the power of the power system is ≈ 15600 MVA.
Обеспечение этой мощности является основной проблемой при электродинамических испытаниях трансформаторов большой мощности на стойкость к КЗ. При этом проблемой становится не только выдача энергосистемой требуемой мощности, но и адаптация энергосистемы, ее генерирующего и другого электрооборудования к импульсным возмущениям, возникающим при проведении серии подобных испытаний.Providing this power is the main problem in electrodynamic testing of high power transformers for short-circuit resistance. At the same time, the problem is not only the generation of the required power by the power system, but also the adaptation of the power system, its generating and other electrical equipment to impulse disturbances arising from a series of such tests.
Известны устройства для электродинамических испытаний силовых трансформаторов с питанием от автономных источников трехфазного тока [SU 1394172, SU 1608595] и с питанием от сети энергосистемы [RU 2041472, RU 2505600].Known devices for electrodynamic testing of power transformers powered by autonomous sources of three-phase current [SU 1394172, SU 1608595] and powered by a power system [RU 2041472, RU 2505600].
Известные устройства не позволяют производить электродинамические испытания силовых трансформаторов большой мощности (более 80 МВА), поскольку при проведении таких испытаний броски нагрузки на энергосистему могут достигать нескольких тысяч МВА.Known devices do not allow electrodynamic tests of high-power power transformers (more than 80 MVA), since during such tests the load surges on the power system can reach several thousand MVA.
Использование для получения испытательного напряжения промышленной частоты колебательного LC-контура с предварительным накоплением в нем энергии не позволяет обеспечить требуемую ГОСТом стабильность испытательного напряжения в течение заданного времени короткого замыкания (0,2 с) из-за затухания колебаний, обусловленного активными потерями в колебательном контуре и испытуемом оборудовании (например, трансформаторе).The use of an oscillatory LC circuit to obtain a test voltage of the industrial frequency of the oscillating circuit with preliminary energy storage in it does not make it possible to ensure the stability of the test voltage required by GOST for a given short circuit time (0.2 s) due to damping of oscillations due to active losses in the oscillatory circuit and equipment under test (e.g. transformer).
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническим результатом изобретения является повышение стабильности испытательного напряжения и уменьшение требуемой мощности питания.The technical result of the invention is to increase the stability of the test voltage and reduce the required power supply.
Предметом изобретения является устройство для испытаний высоковольтного электрооборудования на стойкость к токам короткого замыкания, содержащее конденсаторную батарею, подключенную к выходу первого преобразователя напряжения, катушку индуктивности, подключенную через коммутатор к накопительному конденсатору, вольтодобавочный трансформатор, вторичная обмотка которого включена между выводом катушки индуктивности и выходом устройства, предназначенным для подключения испытуемого оборудования, а первичная обмотка подключена к выходу второго преобразователя напряжения, информационный вход которого связан с датчиками выходного тока и выходного напряжения устройства, при этом второй преобразователь напряжения выполнен с возможностью формирования на вторичной обмотке вольтодобавочного трансформатора напряжения, компенсирующего активные потери установки и испытуемого оборудования.The subject of the invention is a device for testing high-voltage electrical equipment for resistance to short circuit currents, comprising a capacitor bank connected to the output of the first voltage converter, an inductor connected via a switch to a storage capacitor, a voltage boost transformer whose secondary winding is connected between the output of the inductor and the output of the device designed to connect the equipment under test, and the primary winding is connected to the output one of the second voltage converter, the information input of which is connected to the sensors of the output current and output voltage of the device, while the second voltage converter is configured to form a voltage boosting transformer on the secondary winding, which compensates for the active losses of the installation and the equipment under test.
Это позволяет получить вышеуказанный технический результат.This allows you to get the above technical result.
Формирование вторым преобразователем напряжения, компенсирующего активные потери, может быть выполнено на принципах автоматического регулирования различным образом. Развитие изобретения характеризует частный случай и состоит в том, что второй преобразователь напряжения выполнен с возможностью формирования компенсирующего напряжения в соответствии с векторным выражением:The formation of a second voltage converter, compensating for active losses, can be performed on the principles of automatic regulation in various ways. The development of the invention characterizes a particular case and consists in the fact that the second voltage Converter is configured to form a compensating voltage in accordance with the vector expression:
где
U0 - номинальное значение испытательного напряжения;U 0 is the nominal value of the test voltage;
Un - текущее значение выходного напряжения;U n is the current value of the output voltage;
ku, ki - коэффициенты регулирования второго преобразователя по напряжению и току соответственно.k u , k i are the coefficients of regulation of the second converter for voltage and current, respectively.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 приведена общая схема устройства.In FIG. 1 shows a General diagram of the device.
На фиг. 2 и 3 приведены возможные структурные схемы составных частей устройства (преобразователей напряжения).In FIG. 2 and 3 show possible structural diagrams of the component parts of the device (voltage converters).
На фиг. 4 приведены результаты компьютерного моделирования испытаний мощного трансформатора на стойкость к КЗ, проводимых с помощью предлагаемого устройства.In FIG. 4 shows the results of computer simulations of tests of a powerful transformer for short-circuit resistance carried out using the proposed device.
Осуществление изобретения с учетом его развитияThe implementation of the invention in view of its development
Устройство на фиг. 1 содержит конденсаторную батарею (КБ) 1, катушку индуктивности 2 с отводами различных уровней высокого напряжения 110-750 кВ, коммутатор 3, первый преобразователь напряжения 4, вольтодобавочный трансформатор 5, второй преобразователь напряжения 6, датчик 7 выходного тока и напряжения (условно показан один совмещенный датчик). Батарея 1 подключена к выходу преобразователя 4. Катушка 2 подключена через коммутатор 3 к батарее 1. Вторичная обмотка трансформатора 5 включена между выводом катушки 2 и выходом устройства, предназначенным для подключения испытуемого оборудования.The device of FIG. 1 contains a capacitor bank (KB) 1, an
Первичная обмотка трансформатора 5 подключена к выходу преобразователя 6, информационный вход которого связан с датчиками 7.The primary winding of the
На фиг. 1 также показаны элементы испытательного стенда: силовой трансформатор 8, от обмоток которого, в частном случае, могут питаться преобразователи 4 и 6, операторский пульт 9, ключ 10, подключающий выход устройства к испытуемому трансформатору 11 (помимо заявляемого устройства на испытательном стенде могут размещаться устройства для других видов испытаний электрооборудования, использующие элементы 8-10).In FIG. 1 also shows the elements of the test bench: a
Структурная схема преобразователя 4, показанная на фиг. 2, содержит выпрямитель-инвертор 12 и выпрямитель-инвертор 13 с блоком управления 14 и сглаживающим дросселем 15.The block diagram of the
На фиг. 3 показана структурная схема преобразователя 6 с элементами управления. Преобразователь 6 выполнен по схеме инвертора напряжения с широтно-импульсным (ШИМ) управлением и однофазным выходом, к которому подключена первичная обмотка трансформатора 5. Преобразователь 6 содержит неуправляемый выпрямитель 16, фильтрующий конденсатор 17 и инвертор 18 на полностью управляемых полупроводниковых элементах IGBT, или IGCT. Кроме того, в состав преобразователя 6 входят элементы управления инвертором 18: регулятор напряжения 19 с коэффициентом усиления ku, регулятор тока 20 с коэффициентом усиления ki, перемножитель 21, сумматор 22 и ШИМ-модулятор 23.In FIG. 3 shows a block diagram of a converter 6 with controls. The converter 6 is made according to the voltage inverter circuit with pulse-width (PWM) control and a single-phase output, to which the primary winding of the
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
В исходном состоянии устройство подключено к сети через трансформатор 8, первичная обмотка трансформатора 11 через вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора 5 подключена к требуемой по классу напряжения отпайке катушки индуктивности 2. Ключ 10 и коммутатор 3 разомкнуты. Вторичная обмотка испытуемого трансформатора 11 закорочена. Пульт 9 испытательного стенда по заданию оператора (или под управлением программы) формирует команды «Заряд КБ» - «Возбуждение контура» - «Короткое замыкание» - «Гашение контура».In the initial state, the device is connected to the network through a
По команде «Заряд КБ» с пульта 9 первый преобразователь 4 включается в режим заряда конденсаторной батареи 1 до заданного уровня напряжения.By the command "Charge KB" from the remote control 9, the
По команде «Возбуждение контура» преобразователь 4 выходит из режима заряда (снимаются импульсы управления ключами преобразователя), замыкается коммутатор 3 и из батареи 1 и катушки 2 формируется колебательный контур с частотой колебаний, близкой к промышленной частоте 50 Гц.By the command “Excitation of the circuit”, the
По команде «Короткое замыкание» на ключ 10 подается серия открывающих импульсов длительностью 0,2 с каждый. Датчик 7 выходного тока и напряжения выдает преобразователю 6 сигналы, соответствующие значениям тока и напряжения на выходе устройства.By the command “Short circuit”, a series of opening pulses with a duration of 0.2 s each is supplied to the
Преобразователь 6, управляемый током и напряжением датчика 7, формирует на вторичной обмотке трансформатора 5 напряжение компенсации
Напряжение
Через 0,2 с по команде «Гашение контура» ключ 10 размыкается, а преобразователь 4 переводится в режим инвертора для рекуперации в сеть неизрасходованной энергии колебательного контура.After 0.2 s, by the command “Quenching of the circuit”, the
Управление преобразователем 4 (фиг. 2) в режимах заряда и разряда с рекуперацией энергии колебательного контура осуществляет блок 14 по командам с пульта 10. В режиме заряда конденсаторной батареи 1 выпрямитель 12 работает в управляемом выпрямительном режиме, а в мостовом выпрямителе 13 отпирающие импульсы подаются только на выделенные на фиг. 2 тиристоры противоположных плеч. В режиме гашения колебательного контура с рекуперацией энергии в сеть выпрямитель 12 переводится в режим инвертора, а выпрямитель 13 - в режим выпрямителя.The converter 4 (Fig. 2) is controlled in the charge and discharge modes with energy recovery of the oscillatory circuit by
В преобразователе 6 (фиг. 3) напряжение компенсации
При этом преобразователем 6 в испытательную цепь вводится только активная мощность, компенсирующая потери в трансформаторе 11 и колебательном контуре. Эта мощность в 20-50 раз меньше реактивной мощности нагрузки (испытуемого трансформатора в режиме короткого замыкания), обеспечиваемой колебательным контуром.In this case, only active power is introduced into the test circuit by the converter 6, compensating for losses in the transformer 11 and the oscillating circuit. This power is 20-50 times less than the reactive power of the load (tested transformer in short circuit mode), provided by the oscillatory circuit.
На фиг. 2 приведена осциллограмма компьютерного моделирования испытаний с помощью предлагаемого устройства на стойкость к КЗ силового трансформатора типа ТДЦ 400000/220 кВ. Обозначения на осциллограмме:In FIG. 2 shows the waveform of computer simulation of tests using the proposed device for resistance to short circuit power transformer type TDC 400000/220 kV. Designations on the waveform:
Un - напряжение на испытуемом трансформаторе (вольт);U n is the voltage at the transformer under test (volts);
In - ток первичной обмотки испытуемого трансформатора (ампер);I n - primary current of the tested transformer (amperes);
Uk - напряжение на колебательном контуре (вольт).U k - voltage on the oscillatory circuit (volts).
Как видно из осциллограммы, напряжение Un на первичной обмотке испытуемого трансформатора в процессе опытов КЗ поддерживается стабильным и равным номинальному значению (амплитудное значение напряжения ≈200 кВ).As can be seen from the waveform, the voltage U n on the primary winding of the transformer under test during the short-circuit experiments is maintained stable and equal to the nominal value (voltage amplitude value ≈200 kV).
При испытаниях подобного трансформатора от сети или автономного источника с помощью известных устройств потребовался бы импульс мощности ≈1350 MBА, при этом для обеспечения стабильности испытательного напряжения в течение 0,2 с мощность в точке подключения устройства должна быть не менее 20000 МВА, что практически возможно только при проведении испытаний, например непосредственно на территории Конаковской ГРЭС.When testing such a transformer from a network or an autonomous source using known devices, a power pulse of ≈1350 MBА would be required, while to ensure the stability of the test voltage for 0.2 s, the power at the connection point of the device should be at least 20,000 MVA, which is practically possible only during testing, for example, directly on the territory of Konakovskaya TPP.
Claims (2)
,
где
U0 - номинальное значение испытательного напряжения;
Un - текущее значение выходного напряжения;
ku, ki - коэффициенты регулирования второго преобразователя по напряжению и току соответственно. 2. The device according to p. 1, in which the second voltage Converter is configured to form a compensating voltage in accordance with the vector expression:
,
Where
U 0 is the nominal value of the test voltage;
U n is the current value of the output voltage;
k u , k i are the coefficients of regulation of the second converter for voltage and current, respectively.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014136078/28A RU2566395C1 (en) | 2014-09-04 | 2014-09-04 | Device for testing high-voltage equipment to short-circuit current resistivity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014136078/28A RU2566395C1 (en) | 2014-09-04 | 2014-09-04 | Device for testing high-voltage equipment to short-circuit current resistivity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2566395C1 true RU2566395C1 (en) | 2015-10-27 |
Family
ID=54362218
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014136078/28A RU2566395C1 (en) | 2014-09-04 | 2014-09-04 | Device for testing high-voltage equipment to short-circuit current resistivity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2566395C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2723911C1 (en) * | 2019-08-09 | 2020-06-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Method of electrodynamic tests of power transformers |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1599815A1 (en) * | 1988-02-11 | 1990-10-15 | Отделение Всесоюзного Электротехнического Института Им.В.И.Ленина В Г.Тольятти | Method and apparatus for electrodynamic tests of power transformers |
RU2240571C1 (en) * | 2003-04-02 | 2004-11-20 | Казанский государственный энергетический университет | Device for controlling technical condition of transformer windings |
CN102680861A (en) * | 2011-03-15 | 2012-09-19 | 沈阳变压器研究院股份有限公司 | System and method for testing short circuit withstanding capability of transformer or electric reactor |
-
2014
- 2014-09-04 RU RU2014136078/28A patent/RU2566395C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1599815A1 (en) * | 1988-02-11 | 1990-10-15 | Отделение Всесоюзного Электротехнического Института Им.В.И.Ленина В Г.Тольятти | Method and apparatus for electrodynamic tests of power transformers |
RU2240571C1 (en) * | 2003-04-02 | 2004-11-20 | Казанский государственный энергетический университет | Device for controlling technical condition of transformer windings |
CN102680861A (en) * | 2011-03-15 | 2012-09-19 | 沈阳变压器研究院股份有限公司 | System and method for testing short circuit withstanding capability of transformer or electric reactor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2723911C1 (en) * | 2019-08-09 | 2020-06-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Method of electrodynamic tests of power transformers |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Amin et al. | Impact of power flow direction on the stability of VSC-HVDC seen from the impedance Nyquist plot | |
Gu et al. | Analysis and control of bipolar LVDC grid with DC symmetrical component method | |
Tang et al. | Exploring inherent damping characteristic of LCL-filters for three-phase grid-connected voltage source inverters | |
US9853574B2 (en) | Voltage source converter | |
Tamyurek | A high-performance SPWM controller for three-phase UPS systems operating under highly nonlinear loads | |
Yao et al. | Improved power decoupling scheme for a single-phase grid-connected differential inverter with realistic mismatch in storage capacitances | |
US20120063179A1 (en) | System and method for damping lc circuits in power conversion systems | |
Boles et al. | Converter-based emulation of battery energy storage systems (BESS) for grid applications | |
Zou et al. | Grid identification and adaptive voltage control in a smart transformer-fed grid | |
Kalla et al. | Generalized electronic controller for multi-pulse battery charging systems | |
Mehrasa et al. | Analysis and control of single-phase converters for integration of small-scaled renewable energy sources into the power grid | |
EP2599179B1 (en) | The apparatus compensating ground currents connected to a transformer neutral point | |
Lampasi et al. | Compact power supply with integrated energy storage and recovery capabilities for arbitrary currents up to 2 kA | |
Aouini et al. | Virtual synchronous generators dynamic performances | |
Benyamina et al. | An augmented state observer-based sensorless control of grid-connected inverters under grid faults | |
García et al. | Switching frequency optimization for a solid state transformer with energy storage capabilities | |
Wolfs et al. | Improvements to LV distribution system PV penetration limits using a dSTATCOM with reduced DC bus capacitance | |
RU2566395C1 (en) | Device for testing high-voltage equipment to short-circuit current resistivity | |
Liu et al. | Impedance-based stability analysis of MVDC systems using generator-thyristor units and DTC motor drives | |
Jahromi et al. | Design and control of a high-power low-loss DC–DC converter for mining applications | |
RU149004U1 (en) | HIGH VOLTAGE ELECTRICAL EQUIPMENT TEST DEVICE | |
Rachi et al. | Asymmetrical Fault Ride-Through and Power Oscillation Characterization for Grid-Tied Voltage Source Converters | |
Kalla | Minor component analysis based anti-hebbian neural network scheme of decoupled voltage and frequency controller (DVFC) for nanohydro system | |
Prabhu et al. | Damping of subsynchronous resonance by subsynchronous current injector with STATCOM | |
Pravikova et al. | Controller adjustment using symmetrical optimum for load simulator based on boost converter |