CN101201363A - 换流变压器感应耐压试验电源装置及其局部放电测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种换流变压器感应耐压试验电源装置及其局部放电测量方法，涉及一种换流变压器现场试验技术。本装置的结构是异步电动机(1)、无刷中频同步发电机(2)、中间变压器(3)、换流变压器(7)依次连接，为换流变压器(7)提供试验电源；换流变压器(7)、检测阻抗(6)、局部放电测试仪(8)依次连接，检测换流变压器(7)的局部放电量；中间变压器(3)、电容分压器(4)、电压表(5)依次连接，测量中间变压器(3)的试验电压；补偿电抗器(9)和换流变压器(7)连接，补偿换流变压器(7)的无功电流。本发明适用于所有换流变压器的感应耐压试验及其局部放电测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种换流变压器现场试验技术，尤其涉及一种换流变压器感应耐压试验电源装置及其局部放电测量方法。
背景技术
近年来，局部放电测量技术在电力变压器上的应用，促使变压器设计和制造质量有了明显的提高。根据国家标准规定，对220kV及以上电压等级的电力变压器，局部放电试验为必不可少的例行试验项目。实践证明，不少有缺陷的变压器能够在局部放电试验中被发现，并在出厂前得到处理，从而消除了隐患，减少了运行事故。根据国标GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》的规定，500kV电力变压器在交接试验时应进行局部放电试验。该项试验能够较实际地模拟变压器苛刻运行条件，较灵敏地检测变压器出厂后以及在安装过程中有无绝缘损伤，并作为安装后变压器能否投人***的重要判据之一。因此，现场局部放电试验被人们所接受，但现场局部放电试验的难度远比在实验室试验大的多，主要是电源、补偿以及抗干扰问题等。
近期新建的三(峡)-广(东)、三(峡)-上(海)、三(峡)-常(州)等直流输变电工程，采用的换流变压器是以三台单相Y/Y和三台Y/Δ组成的Y/Y-Δ变压器组，按照国标GB50150-2006及国家电网公司“变压器反事故措施”要求，在现场应进行局部放电试验，尤其是变压器运输途中受到冲撞，为检查变压器内部器身是否存在位移和变形以及冲撞对绝缘结构的影响，急需研制一种换流变压器感应耐压试验电源装置。
现有的换流变压器，在结构设计上未设置试验套管和较低电压绕组，在现场无法用低压励磁来进行感应耐压及局部放电测量。因此，必须要求一套感应耐压试验电源装置，从阀侧△绕组或Y绕组施加电压，使绕组匝间和高压绕组端头对地达到试验电压的要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种换流变压器感应耐压试验电源装置及其局部放电测量方法。
本发明的目的是这样实现的：
一、换流变压器感应耐压试验电源装置(简称本装置)
如图1，本装置包括换流变压器(7)，设置有异步电动机(1)、无刷中频同步发电机(2)、中间变压器(3)、电容分压器(4)、电压表(5)、检测阻抗(6)、局部放电测试仪(8)、补偿电抗器(9)；
异步电动机(1)、无刷中频同步发电机(2)、中间变压器(3)、换流变压器(7)依次连接，为换流变压器(7)提供试验电源；
换流变压器(7)、检测阻抗(6)、局部放电测试仪(8)依次连接，检测换流变压器(7)的局部放电量；
中间变压器(3)、电容分压器(4)、电压表(5)依次连接，测量中间变压器(3)的试验电压；
补偿电抗器(9)和换流变压器(7)连接，补偿换流变压器(7)的无功电流。
本装置工作原理：
利用250Hz、560kVA、0～1000V无刷中频同步发电机(2)和中间变压器(3)作为试验电源，采用补偿电抗器(9)补偿，使无刷中频同步发电机(2)处于感性工况，以防无刷中频同步发电机(2)自激，出现电压升高，保证电压平稳和被试换流变压器(7)的安全。中间变压器(3)对被试换流变压器(7)的阀侧绕组对称加压，使被试换流变压器(7)网侧绕组试验电压达到1.5Um。在被试换流变压器(7)的网侧高压套管末屏取信号，在检测阻抗(6)中进行数据处理后通过电缆传送到局部放电测试仪(8)进行分析。
本装置在国内首次实现了在无试验套管的换流变压器(7)上进行现场感应耐压和局部放电试验。
二、换流变压器感应耐压试验电源装置局部放电测量方法(简称本方法)
本方法包括下列步骤：
①采用中频发电机组作电源单相输出电压供给两台以SF6气体为绝缘介质的中间变压器(3)升压，用补偿电抗器(9)补偿被试换流变压器(7)容性无功；
所述的中频发电机组由异步电动机(1)和无刷中频同步发电机(2)连接共同组成，作为试验电源提供250Hz的试验电压；
②在试验电压1.5Um下，将20～22台补偿电抗器(9)在绝缘支架上任意串、并联使用；
③采用中间变压器(3)、电容分压器(4)、电压表(5)连接在换流变压器(7)阀侧监视所施加的试验电压；
④在换流变压器(7)的网侧高压套管末屏取信号，在检测阻抗(6)中进行数据处理后通过电缆传送到局部放电测试仪(8)进行分析；
⑤在中间变压器(3)和电容分压器(4)之间，在中间变压器(3)和换流变压器(7)之间，分别用铝箔伸缩软管连接，防止电晕；
⑥现场试验中必须在低电压下予以调试；
⑦采用对称加压方式时，换流变压器(7)的阀侧绕组两端均处于高电位，而网侧绕组一端接地，使阀侧绕组对地电容不相等，两台中间变压器(3)负载不等，出现电压一边高一边低的现象；现场试验中，应将补偿电抗器(9)分别调整，直至中间变压器(3)电压同步相等上升为准。
本发明具有以下优点和积极效果：
①对于换流变压器(7)，因在结构设计上未设置试验套管和较低电压绕组，在现场无法用低压励磁来进行感应耐压及局部放电测量。本电源装置经过现场试验证明，采用SF6气体无晕中间变压器(3)和补偿电抗器(9)及中频发电机组作为试验电源装置，在无试验套管的换流变压器(7)上进行现场感应耐压和局部放电试验是可行的。
②在现场采用高电压从阀侧绕组励磁进行换流变压器局放测量，实测表明，只要加压引线及补偿设备的均压措施，电位连接可靠，背景干扰可抑制到最小。
③适用于所有换流变压器的感应耐压试验及其局部放电测量。
附图说明
图1是本装置组成方框图；
图2是本装置发电机组结构示意图。
其中：
1-异步电动机，1.1-主电机，1.2-辅电机；
2-无刷中频同步发电机；
3-中间变压器；
4-电容分压器；
5-电压表；
6-检测电抗；
7-换流变压器；
8-局部放电测试仪；
9-补偿电抗器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明：
一、本装置
如图1，本装置包括换流变压器(7)，设置有异步电动机(1)、无刷中频同步发电机(2)、中间变压器(3)、电容分压器(4)、电压表(5)、检测阻抗(6)、局部放电测试仪(8)、补偿电抗器(9)。
二、本装置各部件
1、异步电动机(1)
异步电动机(1)包括主电机(1.1)和辅电机(1.2)两部分，辅电机(1.2)作为起动电机拖动主电机(1.1)到与发电机(2)同步后退出运行，然后由主电机(1.1)拖动发电机(2)运行，见图2。
*主电机(1.1)参数如下：
型号：JS2400M2-4
相数：3
功率：320kW
频率：50Hz
电压：380V
电流：560A
接法：Δ
转速：1482r/min
环温：40℃
绝缘等级：B
重量：1580kg
*辅电机(1.2)参数如下：
型号：Y160L-4
输出功率：15kW
输入电压：380V
输入电流：30.3A
转速：1460r/min
接法：Δ
绝缘等级：B
频率：50Hz
重量：149kg
2、无刷中频同步发电机(2)
无刷中频同步发电机(2)由励磁机进行励磁，输出250Hz、单相0-1000V的试验电压到中间变压器(3)。
无刷中频同步发电机(2)参数如下：
型号：TFWZP560/250
额定功率：560kVA
额定电压：690/400V
绝缘等级：F
相数：3
功率因数：0.4-0.5滞后
额定频率：250Hz
额定电流：468.6A
接法：Y
防护等级：ZP10
额定转速：1500r/min
重量：2000kg
励磁机额定励磁电压：50V
励磁机额定励磁电流：10A
3、中间变压器(3)
中间变压器(3)是以SF6气体为绝缘介质的180kV/2×500V，容量为800kVA的升压变压器。对被试换流变压器(7)的阀侧绕组对称加压。
①中间变压器(3)参数如下：
型号：YDQW 800kVA/180kV
编号：221006、7
低压电压：500V
高压电压：180kV
低压电流：1600A
高压电流：4.4A
仪表电压：200V
电压比：360倍
频率：200Hz
重量：1300kg
②结构特点：
油箱-采用厚钢板，制成圆筒形，上下盖采用弧形结构，消除钢板的剪切力，箱盖法兰用埋头螺杆连同高低压套管密封后，充以10kg/cm2水压；24小时无渗漏、变形，安全系数为2.2；
铁芯-采用0.3mm矽钢片，卧式单框结构，铁芯截面420mm2，磁密取1.0T，铁芯表面全屏蔽以降低发生局部放电的场强；
线圈-高压绕组匝数540匝，电密2A/mm2，匝绝缘0.05mm聚脂薄膜20层+0.05mm低绝缘20层，端部绝缘距离90mm并设有均压环；
低压匝数15匝，电密2A/mm2；
大电流到出线处采用反磁性钢板降低局部过热。
套管-采用工程塑料，爬距980mm、跳距900mm表面喷绝缘清漆，端部装有400×450mm均压罩；
绝缘介质-采用SF6气体在4.5kg/cm2下击穿场强230kV/cm，大大减小了变压器重量，较同类型油浸试验变压器轻1.5。
总重量-1.2吨。
中间变压器(3)按技术要求进行了1.1UN即200kV 5分钟感应耐压试验和1.0UN下的局放试验及额定短路电流下1小时温升试验。
4、补偿电抗器(9)
*补偿电抗器(9)由6台250kVar/15kV补偿电抗器，18台100kVar/15kV补偿电抗器，及6台50kVar/15kV补偿电抗器组成。在1.5Um下，补偿电抗器(9)呈线性。补偿电抗器(9)配有绝缘支架，耐受电压95kV，根据试验电压及电流要求，可任意串、并联使用。
补偿电抗器(9)磁密0.7T采用DQ122-30硅钢片，工艺特点是将铁芯叠片采取全斜接缝，片间用环氧粘接，降低噪音；
铁芯间隙分布在双柱上，BK-50/15型有2个9mm间隙，BK-100/15型有2个12mm间隙，断面磨光和酸蚀，间隙衬垫用高弹性绝缘材料。铁芯用无线粘性带，铁拉杆收紧，整个铁芯及轭全屏蔽接地；
线圈匝电压5-9V/匝，电密3A/mm2，采用真空浸漆，为降低损耗和消除局部过热，线圈端部用胶木压板；
油箱使用低导磁钢，箱盖用环氧绝缘板、单套管或双套管引出。
*补偿电抗器(9)参数如下：
①型号：BK-100/15单相250Hz
温升：75
设备种类：户外式
冷却方式：ONAN
局部放电量：1.3Ue时≤50pc
饱和系数≥1.3倍
工作时间2小时
容量(kvar) 电压(V) 电流(A)
100 15000 6.67
②型号：BK-50/15单相250Hz
温升：55
设备种类：户外式
冷却方式：ONAN
局部放电量：1.3Ue时≤50pc
饱和系数≥1.3倍
工作时间2小时
容量(kvar) 电压(V) 电流(A)
50 15000 3.33
③型号：BK-250/15单相250Hz
温升：55
设备种类：户外式
冷却方式：ONAN
局部放电量：1.3Ue时≤50pc
饱和系数≥1.3倍
工作时间2小时
容量(kvar) 电压(V) 电流(A)
250 15000 16.6
Claims (3)
1.一种换流变压器感应耐压试验电源装置，包括换流变压器(7)；其特征在于：
设置有异步电动机(1)、无刷中频同步发电机(2)、中间变压器(3)、电容分压器(4)、电压表(5)、检测阻抗(6)、局部放电测试仪(8)、补偿电抗器(9)；
异步电动机(1)、无刷中频同步发电机(2)、中间变压器(3)、换流变压器(7)依次连接，为换流变压器(7)提供试验电源；
换流变压器(7)、检测阻抗(6)、局部放电测试仪(8)依次连接，检测换流变压器(7)的局部放电量；
中间变压器(3)、电容分压器(4)、电压表(5)依次连接，测量中间变压器(3)的试验电压；
补偿电抗器(9)和换流变压器(7)连接，补偿换流变压器(7)的无功电流。
2.按权利要求1所述的一种换流变压器感应耐压试验电源装置，其特征在于：
异步电动机(1)包括主电机(1.1)和辅电机(1.2)两部分，辅电机(1.2)作为起动电机拖动主电机(1.1)到与无刷中频同步发电机(2)同步后退出运行，然后由主电机(1.1)拖动发电机(2)运行。
3.一种换流变压器感应耐压试验电源装置局部放电测量方法，其特征在于包括下列步骤：
①采用中频发电机组作电源单相输出电压供给两台以SF6气体为绝缘介质的中间变压器(3)升压，用补偿电抗器(9)补偿被试变压器(7)容性无功；
所述的中频发电机组由异步电动机(1)和无刷中频同步发电机(2)连接共同组成，作为试验电源提供250Hz的试验电压；
②在试验电压1.5Um下，将20～22台补偿电抗器(9)在绝缘支架上任意串、并联使用；
③采用中间变压器(3)、电容分压器(4)、电压表(5)连接在换流变压器(7)阀侧监视所施加的试验电压；
④在换流变压器(7)的网侧高压套管末屏取信号，在检测阻抗(6)中进行数据处理后通过电缆传送到局部放电测试仪(8)进行分析；
⑤在中间变压器(3)和电容分压器(4)之间，在中间变压器(3)和换流变压器(7)之间，分别用铝箔伸缩软管连接，防止电晕；
⑥现场试验中必须在低电压下予以调试；
⑦采用对称加压方式时，换流变压器(7)的阀侧绕组两端均处于高电位，而网侧绕组一端接地，使阀侧绕组对地电容不相等，2台中间变压器(3)负载不等，出现电压一边高一边低的现象；现场试验中，应将补偿电抗器(9)分别调整，直至中间变压器(3)电压同步相等上升为准。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20090320 Address after: 361, Xu Dong Street, Wuhan, Hubei, Wuchang, China: 430077 Applicant after: Hubei electric power test and Research Institute Co-applicant after: Hubei Zhongxing Electric Power Experiment Research Co., Ltd. Address before: 361, Xu Dong Street, Wuhan, Hubei, Wuchang, China: 430077 Applicant before: Hubei Prov. Power Test Inst. |
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| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20080618 |