專利名稱：一種基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變壓器特性(包括空載特性、負(fù)載特性及溫升試驗(yàn))試驗(yàn)系統(tǒng)，特別是涉及一種基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著電網(wǎng)電壓等級的提高，電力系統(tǒng)變壓器的容量也越來越大。特別的，對于大容量變壓器，如± IlOOkV特高壓直流換流變壓器等，受限于運(yùn)輸和制造條件，一般傾向于采用現(xiàn)場組裝并現(xiàn)場做出廠試驗(yàn)的形式交付用戶。且多為三臺單相構(gòu)成一臺三相變壓器的形式，這對其特性參數(shù)試驗(yàn)設(shè)備提出了極高的要求，尤其是其中電源裝置以及非線性無功和諧波濾波補(bǔ)償裝置的容量需求，現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備和方法難以滿足。現(xiàn)有的變壓器特性試驗(yàn)設(shè)備中的電源裝置主要為同步發(fā)電機(jī)組、調(diào)壓器和低壓變頻電源。同步發(fā)電機(jī)組體積龐大、笨重，運(yùn)輸和安裝工作量大，且投資高，不易移動，不適合現(xiàn)場使用。高壓調(diào)壓器尤其是單相產(chǎn)品容量較小，難以滿足試驗(yàn)要求，并且存在接觸噪聲和發(fā)熱問題，運(yùn)行時間短，負(fù)載能力和調(diào)壓性能較差，且將導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載嚴(yán)重不平衡。低壓變頻電源輸出電壓低，需要配套的大變比中間變壓器難以制造，同時，因輸出電流大，可靠性低。另一方面，受限于所用電子器件(IGBT)的規(guī)格，容量難以做大，無法滿足需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)，其能夠滿足高電壓、大容量變壓器特性試驗(yàn)的經(jīng)濟(jì)、有效的試驗(yàn)系統(tǒng)，且便于運(yùn)輸及現(xiàn)場使用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是提供一種基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)，該基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)包括高壓變頻電源、中間變壓器、無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置和測量控制裝置，所述高壓變頻電源的輸出點(diǎn)a、b分別連接到中間變壓器的兩組輸入點(diǎn)al、bl和a2、b2，中間變壓器的兩組輸出點(diǎn)A1、B1和A2、B2分別連接到無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的補(bǔ)償電容器組兩組輸入點(diǎn)，無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的補(bǔ)償電容器組兩組輸出點(diǎn)連接到無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的濾波器組兩組輸入點(diǎn)，無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的濾波器組兩組輸出點(diǎn)分別連接到測量控制裝置的電壓取樣裝置的兩組輸入點(diǎn)Cl、dl和c2、d2，電壓取樣裝置的2個輸出點(diǎn)并聯(lián)有電壓表Vl和V2，電壓表V2連接到測量控制裝置，電壓表Vl連接到高壓變頻電源。優(yōu)選的是，所述無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置還包括低壓補(bǔ)償裝置和非線性無功濾波補(bǔ)償裝置，所述低壓補(bǔ)償裝置和非線性無功濾波補(bǔ)償裝置分別并聯(lián)到高壓變頻電源的輸出點(diǎn)a和b。優(yōu)選的是，所述測量控制裝置還包括電流取樣裝置，電流取樣裝置分別連接到中間變壓器的兩個輸出點(diǎn)BI和A2，電流取樣裝置還與測量控制裝置連接。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明一種基于高壓變頻電源的變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)，由于采用高壓變頻電源作為系統(tǒng)電源裝置，能夠獲得滿足高電壓、大容量變壓器特性試驗(yàn)所需的足夠大的電源容量，且能方便地進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)；能長時間持續(xù)運(yùn)行；電源裝置的變頻特性在變壓器空載勵磁特性試驗(yàn)中具有突出的優(yōu)勢，可以通過適當(dāng)改變頻率，調(diào)整補(bǔ)償量，實(shí)現(xiàn)負(fù)載特性從弱感性或容性向強(qiáng)感性的平滑過渡。通過改變中間變壓器的變比實(shí)現(xiàn)多種幅度的電壓輸出，從而也能滿足較低電壓等級或較小容量變壓器的特性試驗(yàn)的需求。線性和非線性補(bǔ)償濾波裝置的采用，大幅度地降低了對系統(tǒng)電源容量的需求，改善了試驗(yàn)電壓的波形質(zhì)量，使其失真度滿足試驗(yàn)要求，同時也改善了作為系統(tǒng)電源裝置的高壓變頻電源的工況，使其乃至本發(fā)明所述的整個試驗(yàn)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性大大增強(qiáng)。


圖I是本發(fā)明一種基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)的一較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。 請參閱圖I,本發(fā)明實(shí)施例包括
一種基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)，該基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)包括高壓變頻電源(I )、中間變壓器(2)、無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置(3)和測量控制裝置(4)，所述高壓變頻電源(I)的輸出點(diǎn)a、b分別連接到中間變壓器
(2)的兩組輸入點(diǎn)al、bl和a2、b2，中間變壓器(2)的兩組輸出點(diǎn)AUBl和A2、B2分別連接到無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置(3)的補(bǔ)償電容器組(31)兩組輸入點(diǎn)，無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置(3 )的補(bǔ)償電容器組(31)兩組輸出點(diǎn)連接到無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置(3 )的濾波器組(32)兩組輸入點(diǎn)，無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置(3)的濾波器組(32)兩組輸出點(diǎn)分別連接到測量控制裝置(4)的電壓取樣裝置(41)的兩組輸入點(diǎn)cl、dl和c2、d2，電壓取樣裝置(41)的2個輸出點(diǎn)并聯(lián)有電壓表Vl和V2，電壓表V2連接到測量控制裝置(4)，電壓表Vl連接到高壓變頻電源I ;
所述無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置(3)還包括低壓補(bǔ)償裝置(33)和非線性無功濾波補(bǔ)償裝置(34)，所述低壓補(bǔ)償裝置(33)和非線性無功濾波補(bǔ)償裝置(34)分別并聯(lián)到高壓變頻電源(I)的輸出點(diǎn)a和b ;
所述測量控制裝置(4 )還包括電流取樣裝置(42 )，電流取樣裝置(42 )分別連接到中間變壓器(2)的兩個輸出點(diǎn)BI和A2，電流取樣裝置(42)還與測量控制裝置(4)連接。如圖I所示，一種基于高壓變頻電源的變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)包括用作系統(tǒng)電源裝置的高壓變頻調(diào)壓試驗(yàn)電源即高壓變頻電源(I)、用于適配被試變壓器試驗(yàn)電壓的中間變壓器(2)、用于補(bǔ)償試品無功及諧波功率的補(bǔ)償濾波裝置(3)，以及測量控制裝置(4)。其中補(bǔ)償濾波裝置3包括補(bǔ)償電容器組(31)(高壓)、濾波器組(32)(高壓)、低壓補(bǔ)償裝置(33)以及非線性無功濾波補(bǔ)償裝置(34) (SVG)0電壓取樣裝置(41) (TV)和電流取樣裝置(42)從屬于測量控制裝置(4)系統(tǒng)。
高壓變頻電源(1)，變壓器特性如附圖I所示，輸入電源一般為三相(特殊情況下，如只有單相電源供電時，也可以針對性的設(shè)計(jì)為單相輸入)，輸出端根據(jù)試品性質(zhì)和試驗(yàn)需求的不同，可以為單相、三相，或單相和三相通用。輸入電壓一般為3kV至IOkV等級。電源輸入后經(jīng)過內(nèi)部移相變壓器移相得到多相低電壓輸出(如IOkv等級輸出為24相或27相)，每組三相電給一個功率單元供電。移相后對于輸入端而言，構(gòu)成多相整流，功率因數(shù)可高達(dá)O. 97以上，對電網(wǎng)諧波污染極小。通過功率單元串聯(lián)(非功率器件IGBT串聯(lián))，并利用移相調(diào)制技術(shù)，輸出失真度5%左右的正弦波高電壓。通過在輸出端口上設(shè)置濾波器，進(jìn)一步降低輸出失真度，使其達(dá)到符合要求的3%以下。輸出電壓一般為3kV至IOkV等級的的高壓。因輸入、輸出均為高電壓，容量可做大至數(shù)十兆伏安，從而能夠滿足大容量變壓器特性試驗(yàn)的大容量試驗(yàn)電源需求。通過程序控制高壓變頻電源功率單元的驅(qū)動，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)所需的輸出電壓和頻率的 獨(dú)立調(diào)節(jié)，也可根據(jù)人為設(shè)定，實(shí)現(xiàn)電壓和頻率的關(guān)聯(lián)調(diào)節(jié)。高壓變頻電源功率器件的選取以及通風(fēng)散熱裝置的設(shè)計(jì)均按長時間運(yùn)行考慮，因此完全滿足變壓器溫升試驗(yàn)的長時間運(yùn)行需求。試驗(yàn)時，通過在被試變壓器電壓輸入端口取樣(如圖I中VI)，反饋回高壓變頻電源，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，可獲得高度穩(wěn)定的試驗(yàn)電壓。如圖I所示的中間變壓器(2)，一般為升壓變壓器，其輸入可以為多個相同結(jié)構(gòu)的繞組，并且每個繞組對應(yīng)位置可以設(shè)有抽頭，各繞組可串并聯(lián)聯(lián)接；輸出繞組也可設(shè)有多個電壓抽頭。通過改變繞組的聯(lián)接方式以及聯(lián)接輸入、輸出繞組不同位置的抽頭，能夠獲得多種變比，從而輸出不同的電壓值以滿足不同電壓等級的被試變壓器的試驗(yàn)電壓要求。所述的無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置(3)，分為線性補(bǔ)償濾波裝置和非線性補(bǔ)償濾波裝置兩類。線性補(bǔ)償濾波裝置包括補(bǔ)償電容器組(31)(高壓)，濾波器組(32)(高壓)和低壓補(bǔ)償裝置(33);非線性無功濾波補(bǔ)償裝置(34)主要為SVG (靜止無功發(fā)生器)。濾波器組(32)，系由電感L和電容C串聯(lián)構(gòu)成的二階電路(工作于諧振狀態(tài))，一般為3次、5次和7次濾波器，視系統(tǒng)諧波分布情況，可只用其中的某一種或兩種，而更高次的諧波一般含量較少通?？梢院雎?。各次諧波濾波器，對低于其通頻帶的基波信號均具有電容補(bǔ)償作用，應(yīng)充利用，并據(jù)此在設(shè)計(jì)時選定電感和電容參數(shù)。根據(jù)試驗(yàn)實(shí)際所需，可全部或部分采用上述補(bǔ)償濾波裝置。所述的測量控制裝置(4)，用于實(shí)現(xiàn)對高壓變頻電源的遠(yuǎn)程控制、狀態(tài)和信息顯示，以及對測量數(shù)據(jù)和結(jié)果的處理、顯示和存儲。遠(yuǎn)程控制可以為無線(藍(lán)牙或Wifi網(wǎng)絡(luò))或有線(光纖或485接口)的方式，避免直接就近操作高壓變頻電源的局限性，同時提升試驗(yàn)的安全性和舒適性。對于變壓器特性試驗(yàn)中的負(fù)載特性和溫升試驗(yàn)，因試品系線性感性負(fù)載，只需在中間變壓器的輸出端(高壓側(cè))并聯(lián)合適容量的補(bǔ)償電容器(31 )，并確保中間變壓器和高壓變頻電源具有足夠容量裕度，即可順利地進(jìn)行試驗(yàn)。對于空載特性試驗(yàn)，由于試品的非線性，尤其是在超過額定電壓以后，因鐵心飽和，產(chǎn)生大量諧波電流，一般需多種補(bǔ)償和濾波措施綜合運(yùn)用，從而增強(qiáng)試驗(yàn)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，使試驗(yàn)順利進(jìn)行。而在進(jìn)行變壓器勵磁特性(或伏安特性)試驗(yàn)過程中，因是試品特性一直在變(功率因數(shù)不固定)，需分階段逐級投入補(bǔ)償電容器組(31)(高壓)中的電容器，并實(shí)時微調(diào)低壓補(bǔ)償裝置(33)的補(bǔ)償度，同時通過小范圍調(diào)整高壓變頻電源的輸出頻率來達(dá)到控制系統(tǒng)綜合補(bǔ)償度的目標(biāo)，從而改善試驗(yàn)系統(tǒng)的工況，使系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定?；谧冾l電源方案的優(yōu)勢之一此時得以彰顯，避免了在高壓下投切電容器和電抗器的危險操作。本發(fā)明一種基于高壓變頻電源的變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)，由于采用高壓變頻電源作為系統(tǒng)電源裝置，能夠獲得滿足高電壓、大容量變壓器特性試驗(yàn)所需的足夠大的電源容量，且能方便地進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)；能長時間持續(xù)運(yùn)行；電源裝置的變頻特性在變壓器空載勵磁特性試驗(yàn)中具有突出的優(yōu)勢，可以通過適當(dāng)改變頻率，調(diào)整補(bǔ)償量，實(shí)現(xiàn)負(fù)載特性從弱感性或容性向強(qiáng)感性的平滑過渡。通過改變中間變壓器的變比實(shí)現(xiàn)多種幅度的電壓輸出，從而也能滿足較低電壓等級或較小容量變壓器的特性試驗(yàn)的需求。線性和非線性補(bǔ)償濾波裝置的采用，大幅度地降低了對系統(tǒng)電源容量的需求，改善了試驗(yàn)電壓的波形質(zhì)量，使其失真度滿足試驗(yàn)要求，同時也改善了作為系統(tǒng)電源裝置的高壓變頻電源的工況，使其乃至本發(fā)明所述的整個試驗(yàn)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性大大增強(qiáng)。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非 因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于該基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)包括高壓變頻電源、中間變壓器、無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置和測量控制裝置，所述高壓變頻電源的輸出點(diǎn)a、b分別連接到中間變壓器的兩組輸入點(diǎn)al、bl和a2、b2，中間變壓器的兩組輸出點(diǎn)A1、B1和A2、B2分別連接到無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的補(bǔ)償電容器組兩組輸入點(diǎn)，無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的補(bǔ)償電容器組兩組輸出點(diǎn)連接到無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的濾波器組兩組輸入點(diǎn)，無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的濾波器組兩組輸出點(diǎn)分別連接到測量控制裝置的電壓取樣裝置的兩組輸入點(diǎn)cl、dl和c2、d2，電壓取樣裝置的2個輸出點(diǎn)并聯(lián)有電壓表Vl和V2，電壓表V2連接到測量控制裝置，電壓表Vl連接到高壓變頻電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置還包括低壓補(bǔ)償裝置和非線性無功濾波補(bǔ)償裝置，所述低壓補(bǔ)償裝置和非線性無功濾波補(bǔ)償裝置分別并聯(lián)到高壓變頻電源的輸出點(diǎn)a和b0
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所述測量控制裝置還包括電流取樣裝置，電流取樣裝置分別連接到中間變壓器的兩個輸出點(diǎn)BI和A2，電流取樣裝置還與測量控制裝置連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)，該基于高壓變頻電源的大容量變壓器特性試驗(yàn)系統(tǒng)包括高壓變頻電源、中間變壓器、無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置和測量控制裝置，所述高壓變頻電源的輸出點(diǎn)a、b分別連接到中間變壓器的兩組輸入點(diǎn)a1、b1和a2、b2，中間變壓器的兩組輸出點(diǎn)A1、B1和A2、B2分別連接到無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的補(bǔ)償電容器組兩組輸入點(diǎn)，無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的補(bǔ)償電容器組兩組輸出點(diǎn)連接到無功及諧波功率補(bǔ)償濾波裝置的濾波器組兩組輸入點(diǎn)。通過上述方式，能夠克服傳統(tǒng)電源設(shè)備如發(fā)電機(jī)、調(diào)壓器等的諸多不足和缺陷，特別適合于高電壓、大容量變壓器的特性參數(shù)試驗(yàn)。
文檔編號G01R31/00GK102944775SQ201210422519
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者鮑清華, 劉曉莊, 郭守賢, 張?jiān)幢? 周洪, 于芳 申請人:蘇州華電電氣股份有限公司