采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】一種采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，包括依次連接的交流試驗(yàn)電源和次級連接被試變壓器的中間變壓器，其特征是：在所述中間變壓器和被試變壓器之間并聯(lián)連接一組或多組高壓濾波器，所述高壓濾波器為高次諧波RLC串聯(lián)濾波器。本實(shí)用新型提出了一種基于補(bǔ)償濾波復(fù)合技術(shù)的大型變壓器試驗(yàn)裝置，解決了目前大型變壓器試驗(yàn)中對于波形質(zhì)量要求和電源容量之間的矛盾，既能補(bǔ)償試驗(yàn)電流基波，也能濾除試驗(yàn)電流中的諧波，顯著減小試驗(yàn)電源容量,改善試驗(yàn)電壓波形；且濾波器在空載升壓過程中一直工作在回路中，不需高壓投切，不會產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大為降低。
【專利說明】采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及大型變壓器試驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說是一種采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]大型電力變壓器是輸變電系統(tǒng)中最重要、最昂貴的設(shè)備之一，其可靠性直接關(guān)系到電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。變壓器出廠或大修投運(yùn)前，需進(jìn)行試驗(yàn)，以檢查變壓器內(nèi)部是否存在缺陷，能否安全投運(yùn)。變壓器空載試驗(yàn)?zāi)馨l(fā)現(xiàn)變壓器鐵芯和繞組的質(zhì)量問題，是變壓器必做的試驗(yàn)項(xiàng)目之一。
[0003]目前，國內(nèi)外大型變壓器的典型空載試驗(yàn)回路由試驗(yàn)電源、中間變、被試變和測量系統(tǒng)構(gòu)成。試驗(yàn)電源輸出電壓，經(jīng)中間變升壓之后加在被試變兩端，提供試驗(yàn)所需的電壓波形。試驗(yàn)電源一般采用同步發(fā)電機(jī)組或調(diào)壓器。
[0004]變壓器空載試驗(yàn)時，由于鐵芯的磁化曲線是非線性的，在正弦勵磁下，空載電流含大量高次諧波，是非正弦的。尤其是變壓器鐵芯飽和之后，空載電流中感性無功分量劇增。大型電力變壓器容量高，阻抗大，非正弦的空載電流會導(dǎo)致空載試驗(yàn)電壓波形發(fā)生畸變，影響空載試驗(yàn)參數(shù)的準(zhǔn)確測量。因此，標(biāo)準(zhǔn)《電力變壓器試驗(yàn)導(dǎo)則》(JB/T501-2006)中規(guī)定了變壓器空載試驗(yàn)中，波形校正因數(shù)d (平均值電壓表讀數(shù)U’和有效值電壓表讀數(shù)U的相對偏差，即d=(U，-U)/U’ )小于等于3%0
[0005]空載電壓波形產(chǎn)生畸變的根本原因在于非正弦空載電流流過試驗(yàn)回路中元件阻抗時產(chǎn)生壓降；尤其是被試變壓器鐵芯飽和之后，畸變更為明顯。改善電壓波形質(zhì)量可從兩方面入手:一是增大電源容量，二是減小回路阻抗。
[0006]對于超高壓和特高壓的電力變壓器而言，增大電源容量十分困難，因?yàn)楦鶕?jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，空載試驗(yàn)電源容量取0.1Sn (Sn為被試變額定容量)左右才能滿足波形畸變要求，成本太高、投資大、試驗(yàn)裝置過于龐大。
[0007]因此，大型電力變壓器空載試驗(yàn)中，多采取減小回路阻抗的方法來保證試驗(yàn)電壓波形畸變滿足要強(qiáng)求。目前，國內(nèi)外常用的是高壓投切無功裝置(如電容器組等)，即在變壓器空載試驗(yàn)中鐵芯趨于飽和時投切高壓無功補(bǔ)償裝置，用以補(bǔ)償空載電流中的感性分量。例如，中國發(fā)明專利CN200810020115.1中公布了利用電容器組進(jìn)行變壓器損耗試驗(yàn)中無功補(bǔ)償?shù)姆椒?；又如，中國?shí)用新型專利CN200820014071.7中公布了一種利用帶抽頭的電容器組進(jìn)行變壓器試驗(yàn)補(bǔ)償?shù)难b置。
[0008]高壓電容對空載電流中感性工頻基波分量的補(bǔ)償有一定效果，但對空載電流中的諧波分量反而有放大作用，引起電壓波形的更大畸變。同時，投切并聯(lián)補(bǔ)償電容會產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，最高會超過額定電壓的1.26倍，可能引起回路振蕩，存在一定風(fēng)險(xiǎn)。
[0009]因此，研究實(shí)際可行、可用的大型變壓器試驗(yàn)補(bǔ)償技術(shù)，減小試驗(yàn)電源容量，提高試驗(yàn)波形質(zhì)量，是亟待解決的問題。尤其是隨著特高壓交直流的進(jìn)一步發(fā)展，能提供優(yōu)質(zhì)試驗(yàn)電壓的移動式大型變壓器(包括換流變壓器)試驗(yàn)裝置應(yīng)用前景日益廣闊，研究新型的變壓器試驗(yàn)和補(bǔ)償技術(shù)迫在眉睫。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的存在問題，提出一種采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，能夠較好地解決目前大型變壓器試驗(yàn)中對于波形質(zhì)量要求和電源容量之間的矛盾，為變壓器試驗(yàn)技術(shù)及成套裝置向現(xiàn)場化、小型化方向發(fā)展起到積極推動作用。
[0011]所述采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，包括依次連接的交流試驗(yàn)電源、中間變壓器、被試變壓器，其特征是:包括依次連接的交流試驗(yàn)電源和次級連接被試變壓器的中間變壓器，其特征是:在所述中間變壓器和被試變壓器之間并聯(lián)連接一組或多組高壓濾波器，所述高壓濾波器為高次諧波RLC串聯(lián)濾波器，該高次諧波RLC串聯(lián)濾波器作為并聯(lián)在被試變壓器輸入端的唯一濾波形式，其特征頻率為被試變壓器額定頻率的奇數(shù)倍，所述高壓濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q的取值范圍為大于等于10，小于等于50。
[0012]作為實(shí)施例，所述高壓濾波器為兩組相互并聯(lián)的高次諧波RLC串聯(lián)濾波器，其特征頻率分別為被試變壓器額定頻率的3倍、5倍。
[0013]作為實(shí)施例，所述高壓濾波器的額定電壓為最高試驗(yàn)電壓，由下式計(jì)算:Uffi=KXUm，式中UfN為高壓濾波器的額定電壓，K為安全系數(shù)，um為最高試驗(yàn)電壓，取安全系數(shù)K為1.15。
[0014]作為實(shí)施例，所述高壓濾波器的容量按下式計(jì)算:Sf=UmXIfN，其中Sf為高壓濾波器的容量，um為最高試驗(yàn)電壓，IfN為高壓濾波器特征頻率所對應(yīng)的諧波電流分量。
[0015]作為一種優(yōu)化方案，所述高壓濾波器的品質(zhì)因數(shù)Q取值40。
[0016]作為一種實(shí)施特例，所述高次諧波RLC串聯(lián)濾波器中的電容、電感、電阻元件取值分別為 0.38 微法 ± 10%、2.99 亨土 10%、70.65 歐姆 ± 10%。
[0017]作為實(shí)施例，所述交流試驗(yàn)電源是高壓變頻電源或發(fā)電機(jī)組連接調(diào)壓器組成的電源。
[0018]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:利用高壓濾波器作為大型電力變壓器試驗(yàn)補(bǔ)償裝置，既能補(bǔ)償試驗(yàn)電流基波，也能補(bǔ)償試驗(yàn)電流中的諧波，能有效改善試驗(yàn)電壓波形降低畸變率，進(jìn)而顯著減小試驗(yàn)電源容量，從而使試驗(yàn)電源小型化，降低運(yùn)輸成本；且濾波器在空載升壓過程中一直工作在回路中，不需高壓投切，不會產(chǎn)生暫態(tài)過電壓，試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)大為降低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是大型變壓器空載試驗(yàn)主回路示意圖，
[0020]圖2a是空載試驗(yàn)中濾波器工作于基波下的等效回路圖，
[0021]圖2b是空載試驗(yàn)中濾波器工作于諧波下的等效回路圖。
[0022]圖中:1 一交流試驗(yàn)電源，2—中間變壓器，3—高壓濾波器組，4一被試變壓器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明:如圖1中所示，所述采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，包括依次連接的交流試驗(yàn)電源1和次級連接被試變壓器4的中間變壓器2，在所述中間變壓器2和被試變壓器4之間并聯(lián)連接一組或多組高壓濾波器3，所述高壓濾波器3為高次諧波RLC串聯(lián)濾波器，其特征頻率為被試變壓器額定頻率的奇數(shù)倍，所述高壓濾波器3的品質(zhì)因數(shù)Q的取值范圍為大于等于10，小于等于50。
[0024]一種實(shí)施例，所述高壓濾波器3為兩組相互并聯(lián)的高次諧波RLC串聯(lián)濾波器，其特征頻率分別為被試變壓器額定頻率的3倍、5倍。
[0025]作為實(shí)施例，所述高壓濾波器3的額定電壓為最高試驗(yàn)電壓，以下式計(jì)算:Um=KXUn，式中Um為高壓濾波器的額定電壓，K為安全系數(shù)，Um為最高試驗(yàn)電壓，取安全系數(shù)K為1.15。
[0026]所述高壓濾波器3的容量按下式計(jì)算:Sf=UmX IfN，其中Sf為高壓濾波器的容量，Um為最高試驗(yàn)電壓，Iffl為高壓濾波器特征頻率所對應(yīng)的諧波電流分量。
[0027]—種優(yōu)化方案，所述高壓濾波器3的品質(zhì)因數(shù)Q取值40。
[0028]一個典型應(yīng)用是，所述高次諧波RLC串聯(lián)濾波器，以三次諧波的RLC串聯(lián)濾波器為例，其中的電容、電感、電阻元件取值分別為0.38微法土 10%、2.99亨土 10%、70.65歐姆土 10%。
[0029]所述交流試驗(yàn)電源I可以是高壓變頻電源或發(fā)電機(jī)組連接調(diào)壓器組成的電源。
[0030]上述實(shí)施例特征可以相互應(yīng)用在不同的實(shí)施例中。
[0031]所述交流試驗(yàn)電源I可以采用常規(guī)的大型變壓器試驗(yàn)電源，如大容量發(fā)電機(jī)組和調(diào)壓器；也可以采用新型的變壓器試驗(yàn)電源，如高壓變頻電源等。
[0032]所述中間變壓器2用于提升試驗(yàn)電壓，兩側(cè)電壓由電源輸出電壓和被試變電壓等級決定，容量由試驗(yàn)電源容量和中間變自身的阻抗共同決定。
[0033]所述高壓濾波器組3的每一組均由濾波器由電容、電感、電阻元件串聯(lián)構(gòu)成。下述的濾波器均指單組的高壓濾波器。高壓濾波器并聯(lián)在被試變壓器兩端時，空載電流中頻率等于濾波器特征頻率的諧波被完全濾除；對于頻率低于濾波器特征頻率的分量，濾波器呈容性，可補(bǔ)償鐵芯的感性電流；對于頻率高于濾波器特征頻率的諧波分量，濾波器呈感性，感性電流被分流(抑制)。因此，濾波器可減少流入試驗(yàn)電源的諧波電流，同時降低諧波電壓。根據(jù)諧波特征，選擇合適的濾波器特征頻率，可使濾波器在補(bǔ)償基波的同時分流低頻諧波，進(jìn)而改善被試變壓器兩端的試驗(yàn)電壓波形，降低試驗(yàn)電源容量。
[0034]利用等效電路分析濾波器對空載電流基波和諧波的補(bǔ)償效果，如圖2a、2b所示。對空載電流基波而言，由于濾波器特征頻率大于工頻，因此回路中濾波器可等效為容性負(fù)載(如圖2a所示)，而被試變壓器在飽和之后呈現(xiàn)出極大的感性，濾波器可補(bǔ)償這部分感性電流，從而減小空載電流基波大小。對空載電流諧波而言，由于被試變壓器鐵芯的非線性磁化效應(yīng)，可將被試變等效為一個諧波電源進(jìn)行分析(如圖2b所示)。此時，中間變和試驗(yàn)電源部分回路可等效為感性負(fù)載；而濾波器特征頻率低于或者等于諧波電流頻率，也呈感性；因此，濾波器能分流諧波，進(jìn)而減小流入試驗(yàn)電源的諧波分量。
[0035]上述分析表明，大型變壓器空載試驗(yàn)中，當(dāng)鐵芯飽和空載電流畸變時，高壓濾波器可補(bǔ)償空載電流基波、濾掉諧波，改善試驗(yàn)電壓波形，有效減小交流試驗(yàn)電源容量。
[0036]下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施流程。值得說明的是，本實(shí)用新型并不局限于此實(shí)施例，對其他的各種類型的大型變壓器試驗(yàn)均適用。
[0037]選擇具體實(shí)施例為:±800kV單相換流變壓器,具體參數(shù)如表I所示，對應(yīng)的中間變壓器參數(shù)如表2所示。
[0038]表I 土800kV換流變壓器主要參數(shù):
【權(quán)利要求】
1.一種采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，包括依次連接的交流試驗(yàn)電源(I)和次級連接被試變壓器(4)的中間變壓器(2)，其特征是:在所述中間變壓器(2)和被試變壓器(4)之間并聯(lián)連接一組或多組高壓濾波器(3)，所述高壓濾波器(3)為高次諧波RLC串聯(lián)濾波器，該高次諧波RLC串聯(lián)濾波器作為并聯(lián)在被試變壓器輸入端的唯一濾波形式，其特征頻率為被試變壓器額定頻率的奇數(shù)倍，所述高壓濾波器(3)的品質(zhì)因數(shù)Q的取值范圍為大于等于10，小于等于50。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，其特征是:所述高壓濾波器(3)為兩組相互并聯(lián)的高次諧波RLC串聯(lián)濾波器，其特征頻率分別為被試變壓器額定頻率的3倍、5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，其特征是:所述高壓濾波器(3)的額定電壓由最高試驗(yàn)電壓確定，由下式計(jì)算=Uffi=KXUm，式中Uffl為高壓濾波器的額定電壓，K為安全系數(shù)，Um為最高試驗(yàn)電壓，取安全系數(shù)K為1.15。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，其特征是:所述高壓濾波器(3)的容量按下式計(jì)算:Sf=UmXIfN，其中Sf為高壓濾波器的容量，Uffl為最高試驗(yàn)電壓，IfN為高壓濾波器特征頻率所對應(yīng)的諧波電流分量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，其特征是:所述高壓濾波器(3)的容量按下式計(jì)算:Sf=UmX IfN，其中Sf為高壓濾波器的容量，Uffl為最高試驗(yàn)電壓，IfN為高壓濾波器特征頻率所對應(yīng)的諧波電流分量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、5之一所述的采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，其特征是:所述高壓濾波器(3)的品質(zhì)因數(shù)Q取值40。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，其特征是:所述高次諧波RLC串聯(lián)濾波器中的電容、電感、電阻元件取值分別為0.38微法± 10%、2.99 亨土 10%、70.65 歐姆 ± 10%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用濾波器補(bǔ)償技術(shù)的大型變壓器空載試驗(yàn)裝置，其特征是:所述交流試驗(yàn)電源(I)是高壓變頻電源或發(fā)電機(jī)組連接調(diào)壓器組成的電源。
【文檔編號】G01R31/00GK203519747SQ201320681312
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】李政, 周友斌, 鄧萬婷, 吳云飛, 高得力 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院