WO2023106961A1 - Мобильная высоковольтная установка для испытаний силовых трансформаторов - Google Patents

Мобильная высоковольтная установка для испытаний силовых трансформаторов Download PDF

Info

Publication number
WO2023106961A1
WO2023106961A1 PCT/RU2022/000211 RU2022000211W WO2023106961A1 WO 2023106961 A1 WO2023106961 A1 WO 2023106961A1 RU 2022000211 W RU2022000211 W RU 2022000211W WO 2023106961 A1 WO2023106961 A1 WO 2023106961A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
transformer
transformers
voltage
power
testing
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/000211
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Владимир Николаевич РУЩИНСКИЙ
Алексей Юрьевич ВОЛКОВ
Евгений Александрович МИЛКИН
Виктор Иванович ЗАВИДЕЙ
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно - Исследовательский Институт Технической Физики Имени Академика Е.И. Забабахина"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2021136021A external-priority patent/RU2780706C1/ru
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно - Исследовательский Институт Технической Физики Имени Академика Е.И. Забабахина" filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр - Всероссийский Научно - Исследовательский Институт Технической Физики Имени Академика Е.И. Забабахина"
Publication of WO2023106961A1 publication Critical patent/WO2023106961A1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/62—Testing of transformers

Definitions

  • the invention relates to the field of power electrical engineering and can be used when testing powerful power transformers and autotransformers in remote, hard-to-reach places during their installation and repairs, without dismantling the equipment.
  • test diagnostics high-voltage tests
  • diagnostic studies allows you to assess the state of equipment insulation, determine the remaining resource and the possibility of extending service life.
  • the informativeness of such tests depends on the level of the applied test voltage, which must be higher than the rated operating voltage. This problem most affects equipment of higher voltage classes.
  • testing of such equipment is usually carried out only by the test connection to the network under operating voltage, which leads to serious damage to the equipment under test.
  • a known design is a mobile unit for diagnosing power distribution transformers, protected by RF patent No. 198361 "Mobile unit for diagnosing power distribution transformers", G01R 31/62, publ. 07/02/2020.
  • Known mobile installation refers to the diagnostic tools for power transformers and is intended for use in their places of operation, as well as when commissioning new power transformers in order to control the compliance of the actual values of no-load losses and short-circuit losses with the required energy efficiency class.
  • an autonomous three-phase voltage generator of industrial frequency a block of measuring current transformers, a measuring unit, a three-phase voltage regulator are mounted on a vehicle chassis, while the regulator is configured to generate an output voltage that exceeds its input voltage by at least 10 %, and the generator is configured to generate currents that are at least three times higher than the nominal value of the no-load current of the diagnosed power transformer.
  • the main disadvantage of the known mobile installation is the limitation on the power level from 0.063 to 2.5 MBA and voltage from 6 to 10 kV of the tested transformers, which is associated with a sharp increase in the weight and size parameters of the excitation source with an increase in its power characteristics.
  • a disadvantage of the known mobile installation is a relatively limited (regular) set of controlled parameters, which is valid for low-power power transformers, but is not sufficient for ultra-high voltage transformers with a power above 100 MBA.
  • a device for testing transformers according to the German patent No. 102007059289 "Device for testing transformers", G01R 31/12, publ. 07/28/2011.
  • the known device contains a static frequency generator with a filtering device, which also has several leads connected to a matching transformer, to which the transformer under test is connected.
  • one of the elements of the filtering device is a grounded screen in a matching transformer, the input of which is connected to a controlled frequency generator, and its output of the secondary winding is connected to a high-frequency filter formed by low-inductance capacitors with a grounded common point, which is electrically connected to the winding of the tested transformer .
  • a disadvantage of the known device is the high level of reactive power circulating in the power circuits during testing and, as a result, the significant mass and dimensions of the constituent elements of the known device, which prevent its execution as a mobile device with the power of the tested transformers from several hundred to several thousand MBA.
  • the known device there is also no possibility of obtaining information about the state of the windings of the active part of the transformer in the short circuit test due to the low sensitivity of the method for determining the complex resistance of the winding.
  • a known device for testing high voltage devices of high voltage technology contains a transformer in which a grounded electrostatic screen is provided between the primary side and the secondary side, a static frequency converter having several outputs connected to a filter device, and the filter device contains interconnected filter capacitors with a grounded star point, moreover, several outputs of the filter device are connected to a matching transformer, and the matching transformer, in turn, is connected to the transformer under test, while the transformer is connected to several inputs of the static frequency converter in such a way that the transformer provides a potential separation between the mains and the filter capacitors and thus the partial discharge measurement.
  • the filter device in the filter device, along with the filter capacitors connected in a star circuit, additional capacitors are provided, connected in a triangle circuit, filtering symmetrical disturbances between external conductors. Due to the fact that the transformer for the test system in the known device is moved to the side of the network, the entire installation acquires a total mass that is clearly reduced compared to the prior art.
  • the main disadvantage of the known device is the inefficient use of its power elements when testing electrical devices with inductive or capacitive loads due to the presence of a reactive component circulating in the excitation circuits of the tested transformer.
  • the objective of the invention is to increase the efficiency of using the power elements of the test installation, reduce the required power of the excitation transformer to reduce its weight and size parameters and implement the installation in a mobile version.
  • the technical result of the invention is the development of a highly efficient high-voltage installation for testing powerful and non-transportable transformers in the field, mobile, with increased excitation power required to implement the experience of idling and short circuit, with increased noise immunity and information content of the data obtained on the technical condition of the internal insulation and the level of pressing windings.
  • the set task and the required technical result are achieved due to the fact that the mobile high-voltage installation for electrical testing of power transformers is implemented in a block design and contains a control unit with the functions of measurement, control and regulation, supplying a network transformer, in which between the primary winding and the secondary winding is provided grounded electrostatic screen, rectifier with filter capacitor, static frequency converter, adjustable matching transformer, instrument transformer unit, test transformer, as well as compensating capacitors and switches.
  • Capacitances compensating for reactive power are located at the output of the matching transformer and form a resonant circuit with the winding of the tested transformer.
  • an impact generator of single pulses is additionally connected with the possibility of excitation of mechanical oscillations of the magnetic system of the tested transformer before and after the short circuit test, as well as a high-frequency inductive-capacitive filter.
  • the impact generator of single pulses is installed on the bottom of the tested transformer and connected to the control unit, and the high-frequency inductive-capacitive filter is connected in series on the connection line of the static frequency converter and the matching transformer.
  • the mobile high-voltage installation has an enhanced system for suppressing high-frequency interference generated by the supply network and a static frequency generator and allows you to expand the information effectiveness of tests, assess the technical condition of the test object by determining the electrical insulation and pressing the windings with induced voltage during idling and short circuit experiments.
  • shock device single pulse generator
  • a shock device single pulse generator
  • the use of a shock device allows you to increase the excitation power required to implement the test of idling and short circuit, increase the noise immunity and information content of the obtained data on the technical condition internal insulation by measuring the characteristics of partial discharges of insulation and the level of pressing of the windings, by the frequency characteristics of the induced EMF in the winding of the test object.
  • FIG. 1 a functional diagram of a mobile high-voltage installation for testing power transformers is presented.
  • FIG. 2 shows a plot of reactive power consumption versus excitation frequency.
  • a mobile high-voltage installation for testing power transformers, in a block version, contains a control unit 6 with the functions of measurement, control and regulation, supplying a network transformer 1, in which a grounded electrostatic screen 2 is provided between the primary winding and the secondary winding, a rectifier 3 with a filter capacitor 4, a static frequency converter 5, an adjustable matching transformer 9, a block of instrument transformers I, a test transformer 13, compensating capacitances 10, switches 12, 14, an impact generator of single pulses 15 with the possibility of excitation of mechanical oscillations of the magnetic system of the tested transformer 13 up to and after a short circuit test, as well as a high-frequency inductive-capacitive filter 8, connection lines 7, 18, 19, bus 16, terminals 17 of the secondary winding of the tested transformer 13.
  • the principle of operation of a mobile high-voltage installation for testing power transformers by induced voltage is based on changing the excitation frequency and achieving internal compensation of the reactive power of the test object due to current resonance.
  • the dependence of reactive power consumption on the excitation frequency is shown in the graph of Fig. 2. From the graph in Figure 2 it follows that when the excitation frequency is equal to the resonance frequency of the parallel circuit formed by the auxiliary capacitance and inductance winding of the tested transformer 13, the level of power required for its testing is reduced, in turn, its level depends on the quality factor of the elements that form the resonant circuit.
  • the quality factor of a parallel resonant circuit can reach a level of 80 to 90. This allows you to proportionally reduce the power of the excitation source and reduce the weight and size characteristics of the mobile installation as a whole.
  • Mobile high-voltage test facility for power transformers operates as follows.
  • a grounded electrostatic screen 2 is made between the primary and secondary windings of the transformer 1.
  • the voltage from the secondary winding of the transformer 1 is supplied to the rectifier 3 with a filter capacitor 4, which shunts the high-frequency interference coming from the supply network.
  • the voltage enters the static frequency converter 5, the outputs of which, through inductive and capacitive elements connected in a star, are connected to an adjustable matching transformer 9.
  • the static frequency converter 5 is connected via a connection line 7 to a control unit 6, which is designed to automate the preparation and testing , test management, and also to record their results.
  • the high-frequency inductive-capacitive filter 8 connected in series on the connection line of the static frequency converter 5 and the matching transformer 9 and formed by inductances and star-connected and grounded capacitances, reduces the presence high-frequency harmonics in the excitation circuit of the tested transformer 13 from the static frequency converter 5.
  • the output voltage from the static frequency converter 5 through a high-frequency inductive-capacitive filter 8 is fed to an adjustable matching transformer 9. From the output of the secondary adjusting winding of the transformer 9, the excitation voltage is supplied to compensating capacitances 10 in the form of high-quality capacitors connected in a triangle, the output of which is connected to the measuring unit transformers 11 and further through the switch 12 is connected to the windings of the tested transformer 13.
  • Reactive power compensation on the high voltage side is achieved by using high-quality capacitors in compensating capacitances 10, connected to the winding of the tested transformer 13 and forming a parallel resonant circuit with it, which makes it possible to carry out no-load and short circuit experiments with minimal loss of power of the excitation source.
  • the control unit 6 includes diagnostic equipment for measuring active and complex winding resistances, capacitance, inductance, dielectric loss tangent and insulation resistance, a spectral meter for the state of pressing and the geometric state of the windings, as well as partial discharge characteristics.
  • the control unit 6 is also connected to the instrument transformer unit 11, which includes voltage dividers and current transformers.
  • an impact generator of single pulses 15 s installed on the bottom of the tested transformer 13 and connected to the control unit 6, is additionally connected And the possibility of excitation of mechanical oscillations of the magnetic system of the tested transformer 13 before and after the short circuit test.
  • the control unit 6 sends a signal that disconnects the winding of the tested transformer 13 from the excitation system through the switch 12.
  • the control unit 6 from the winding of the transformer under test 13 receives the EMF measurement signal developed in the winding of the transformer 13, which provides information about the state of the winding pressing, characterizing its technical condition.
  • connection line 18 The supply of a pulse through the connection line 18 to the generator of single pulses 15 and the registration of the induced EMF along the connection line 19 is carried out while the switch 12 disconnects the circuits of the tested transformer 13 before and after the short circuit experience, while the bus 16 of the outputs 17 of the secondary winding of the tested transformer 13 opens.
  • One of the options for the implementation of a mobile installation, in a block (modular) container design, allows it to be transported in parts by various modes of transport, operated at negative temperatures and placed at substations near test objects in conditions of limited free space. It is also possible to implement a mobile installation as a single-module version in a separate container.
  • the mobile high-voltage power transformer test facility satisfies the requirements of mobility and provides the technical capability to test power transformers and autotransformers in the scope of acceptance tests. testing at their location, which makes it possible to meet existing regulatory requirements and carry out: verification of the transformation ratio; checking the connection group of transformer windings; measurement of winding resistance to direct current; checking losses and short circuit voltage (short circuit test); check of losses and measurement of current of experience of idling; determination of dielectric parameters of internal insulation according to the level of intensity of partial discharges; determination of the degree of winding pressing; testing the electrical strength of the insulation of linear bushings and the windings connected to them relative to the ground and other windings; testing the dielectric strength of the insulation between phases and the longitudinal insulation of the tested windings.
  • the above information testifies to the fulfillment of the following set of conditions when using this invention: the tool that embodies this invention in its implementation relates to the field of power electrical engineering and can be used when testing powerful power transformers and autotransformers in remote, hard-to-reach places during their installation and carrying out repairs;
  • a tool that embodies the invention in its implementation provides an increase in the efficiency of using the power elements of the test facility, a decrease in the required power of the excitation transformer to reduce weight and size parameters of the test facility and its implementation in a mobile version.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области силовой электротехники и может найти применение при проведении испытаний мощных силовых трансформаторов и автотрансформаторов в удаленных, труднодоступных местах при их установке и проведении ремонтов, без демонтажа оборудования. Мобильная высоковольтная установка для проведения электрических испытаний силовых трансформаторов реализована в блочном исполнении и содержит блок управления, питающий сетевой трансформатор, выпрямитель с фильтрующим конденсатором, статический преобразователь частоты, регулируемый согласующий трансформатор, блок измерительных трансформаторов, испытуемый трансформатор, компенсирующие емкости и коммутаторы. Компенсирующие реактивную мощность емкости размещены на выходе согласующего трансформатора и образуют с обмоткой испытуемого трансформатора резонансный контур. В мобильной установке дополнительно подключены ударный генератор однократных импульсов с возможностью возбуждения механических колебаний магнитной системы испытуемого трансформатора до и после проведения опыта короткого замыкания, а также заградительный высокочастотный индуктивно-емкостной фильтр. Техническим результатом изобретения является разработка высокоэффективной высоковольтной установки для испытаний мощных и нетранспортабельных трансформаторов в полевых условиях, мобильной, с увеличенной мощностью возбуждения, требуемой для реализации опыта холостого хода и короткого замыкания, с повышенной помехоустойчивостью и информативностью получаемых данных о техническом состоянии внутренней изоляции и уровня прессовки обмоток.

Description

Название изобретения
МОБИЛЬНАЯ ВЫСОКОВОЛЬТНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Область техники.
Изобретение относится к области силовой электротехники и может найти применение при проведении испытаний мощных силовых трансформаторов и автотрансформаторов в удалённых, труднодоступных местах при их установке и проведении ремонтов, без демонтажа оборудования.
Предшествующий уровень техники.
В последнее десятилетие важнейшими составляющими технической диагностики в электроэнергетике стали оперативная диагностика, в основе которой лежит непрерывный автоматический контроль (мониторинг) основных параметров оборудования в работе и в отключенном состоянии, а также, тестовая диагностика, выполняемая на месте монтажа после ремонтов, транспортировки и, периодически, в процессе эксплуатации. Важными являются исследования проблематики старения электротехнического оборудования на вновь создаваемых АЭС.
Эксплуатация электротехнического оборудования, отработавшего свой нормативный срок, требует проведения ремонтных операций с последующим выполнением контрольно-измерительных и испытательных мероприятий. Особенно критичными объектами в этом смысле являются мощные силовые трансформаторы и автотрансформаторы, массогабаритные параметры которых исключают возможность их перемещения к испытательным центрам. Тестовое диагностирование (высоковольтные испытания), в совокупности с диагностическими исследованиями, позволяет оценить состояние изоляции оборудования, определить оставшийся ресурс и возможность продления сроков службы. Информативность таких испытаний зависит от уровня прикладываемого испытательного напряжения, которое должно быть выше номинального рабочего. Эта проблема в наибольшей степени затрагивает оборудование высших классов напряжения.
Из-за отсутствия передвижных высоковольтных установок для испытаний оборудования на классы напряжения 1 10 кВ и выше на месте ремонта, испытания такого оборудования обычно проводятся только методом пробного включения в сеть под рабочее напряжение, что приводит к серьезному повреждению испытуемого оборудования.
Известна конструкция передвижная установка для диагностики силовых распределительных трансформаторов, защищенная патентом РФ №198361 «Передвижная установка для диагностики силовых распределительных трансформаторов», G01R 31/62, опубл. 02.07.2020. Известная передвижная установка относится к средствам диагностики силовых трансформаторов и предназначена для использования в местах их эксплуатации, а также при вводе в эксплуатацию новых силовых трансформаторов с целью контроля соответствия фактических значений потерь холостого хода и потерь короткого замыкания требуемому классу энергоэффективности. В известной передвижной установке на шасси транспортного средства смонтированы автономный генератор трехфазного напряжения промышленной частоты, блок измерительных трансформаторов тока, измерительный блок, регулятор трехфазного напряжения, при этом, регулятор выполнен с возможностью формирования выходного напряжения, превышающего его входное напряжение, по меньшей мере, на 10 %, а генератор выполнен с возможностью генерации токов, превышающих, по меньшей мере, в три раза паспортное значение тока холостого хода диагностируемого силового трансформатора. Такое исполнение известной передвижной установки несколько расширяет ее функциональные возможности, однако, основным недостатком известной передвижной установки являются ограничения на уровень мощности от 0,063 до 2,5 MBA и напряжения от 6 до 10 кВ испытуемых трансформаторов, что связано с резким ростом массогабаритных параметров источника возбуждения при возрастании его мощностных характеристик. Также недостатком известной передвижной установки является относительно ограниченный (штатный) набор контролируемых параметров, который допустим для маломощных силовых трансформаторов, но недостаточен для трансформаторов сверхвысоких классов напряжений с мощностью выше 100 MBA.
Известно устройство для испытаний трансформаторов по патенту Германии №102007059289 «Устройство для проверки трансформаторов», G01R 31/12, опубл. 28.07.2011. Известное устройство содержит статический генератор частоты с фильтрующим устройством, имеющим также несколько выводов, связанных с согласующим трансформатором, к которому подключается испытуемый трансформатор. В известном устройстве одним из элементов фильтрующего устройства является заземленный экран в согласующем трансформаторе, вход которого связан с управляемым генератором частоты, а его выход вторичной обмотки соединен с фильтром высоких частот, образованных мало индуктивными конденсаторами с заземленной общей точкой, который электрически связан с обмоткой испытуемого трансформатора. Недостатком известного устройства является высокий уровень реактивной мощности, циркулирующей в цепях питания в процессе испытаний и, как следствие, значительные масса и габариты составляющих элементов известного устройства, препятствующие его исполнению в качестве мобильного устройства при мощностях испытуемых трансформаторов от нескольких сотен до нескольких тысяч MBA. Помимо этого, в известном устройстве так же отсутствует возможность получения информации о состоянии обмоток активной части трансформатора в опыте короткого замыкания из- за низкой чувствительности метода определения комплексного сопротивления обмотки.
Наиболее близким по технической сущности к достигаемому результату является устройство для испытаний высоковольтных трансформаторов, защищенное патентом РФ №2522117 «Устройство для испытания аппаратов высоковольтной техники», G01R 31/62, опубл. 10.07.2014. Известное устройство для испытания высоким напряжением аппаратов высоковольтной техники, в частности, силовых трансформаторов или дросселей, содержит трансформатор, в котором между первичной стороной и вторичной стороной предусмотрен заземленный электростатический экран, статический преобразователь частоты, имеющий несколько выходов, подсоединенных к фильтровальному устройству, причем фильтровальное устройство содержит соединенные между собой конденсаторы фильтра с заземленной точкой звезды, причем несколько выходов фильтровального устройства соединены с согласующим трансформатором, а согласующий трансформатор, в свою очередь, соединен с испытуемым трансформатором, при этом, трансформатор подсоединен к нескольким входам статического преобразователя частоты таким образом, что трансформатор обеспечивает разделение потенциала между электросетью и конденсаторами фильтра и тем самым измерение частичного разряда. Согласно предпочтительному варианту выполнения известного устройства, в фильтровальном устройстве наряду с конденсаторами фильтра, соединенными по схеме звезды, предусмотрены дополнительные конденсаторы, соединенные по схеме треугольника, осуществляющие фильтрацию симметричных возмущающих воздействий между внешними проводниками. За счет того, что трансформатор для испытательной системы в известном устройстве перемещен на сторону сети, вся установка приобретает общую массу, явно уменьшенную по сравнению с уровнем техники. Однако, основным недостатком известного устройства является неэффективное использование его силовых элементов при испытаниях электрических аппаратов с индуктивной или емкостной нагрузкой из-за наличия реактивной составляющей, циркулирующей в цепях возбуждения испытуемого трансформатора. Следствием этого является уменьшение максимальной полной мощности, которую обеспечивает известное устройство при испытании в опыте холостого хода и короткого замыкания, а также низкая информативность результатов испытаний, в частности, при испытании в опыте короткого замыкания по определению состояния прессовки обмотки и ее устойчивости к воздействию токов короткого замыкания.
Раскрытие изобретения.
Задача изобретения — повышение эффективности использования силовых элементов испытательной установки, уменьшение потребной мощности возбуждающего трансформатора для снижения ее массогабаритных параметров и реализации установки в мобильном исполнении.
Техническим результатом изобретения является разработка высокоэффективной высоковольтной установки для испытаний мощных и нетранспортабельных трансформаторов в полевых условиях, мобильной, с увеличенной мощностью возбуждения, требуемой для реализации опыта холостого хода и короткого замыкания, с повышенной помехоустойчивостью и информативностью получаемых данных о техническом состоянии внутренней изоляции и уровня прессовки обмоток. Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются за счет того, что мобильная высоковольтная установка для проведения электрических испытаний силовых трансформаторов реализована в блочном исполнении и содержит блок управления с функциями измерения, контроля и регулирования, питающий сетевой трансформатор, в котором между первичной обмоткой и вторичной обмоткой предусмотрен заземленный электростатический экран, выпрямитель с фильтрующим конденсатором, статический преобразователь частоты, регулируемый согласующий трансформатор, блок измерительных трансформаторов, испытуемый трансформатор, а также компенсирующие емкости и коммутаторы. Компенсирующие реактивную мощность емкости размещены на выходе согласующего трансформатора и образуют с обмоткой испытуемого трансформатора резонансный контур. В мобильной установке дополнительно подключены ударный генератор однократных импульсов с возможностью возбуждения механических колебаний магнитной системы испытуемого трансформатора до и после проведения опыта короткого замыкания, а также заградительный высокочастотный индуктивно-емкостной фильтр. Ударный генератор однократных импульсов установлен на днище испытуемого трансформатора и подсоединен к блоку управления, а заградительный высокочастотный индуктивно-емкостной фильтр подсоединен последовательно на линии подключения статического преобразователя частоты и согласующего трансформатора.
В разработанной мобильной высоковольтной установке применена идея использования резонансных эффектов и возможности компенсации реактивных потерь при выборе соответствующей частоты возбуждения параллельного и последовательного резонансов. Мобильная высоковольтная установка имеет усиленную систему подавления высокочастотных помех, создаваемых питающей сетью и статическим генератором частоты и позволяет расширить информационную результативность испытаний, оценку технического состояния объекта контроля за счет определения электрической изоляции и прессовки обмоток индуктированным напряжением при проведении опытов холостого хода и короткого замыкания.
Применение ударного устройства (генератора однократных импульсов), которое устанавливают на днище корпуса объекта испытаний и включают перед и после проведения опыта короткого замыкания, позволяет увеличить мощность возбуждения, требуемую для реализации опыта холостого хода и короткого замыкания, повысить помехоустойчивость и информативность получаемых данных о техническом состоянии внутренней изоляции по измерению характеристик частичных разрядов изоляции и уровня прессовки обмоток, по частотным характеристикам наведенной ЭДС в обмотке объекта испытаний. Применение емкостного компенсатора, установленного перед обмоткой контролируемого объекта и образующего с ней резонансный контур, позволяет устранить реактивную составляющую тока в обмотках испытуемого трансформатора и снизить потребную мощность источника возбуждения до допустимых массогабаритных параметров высоковольтной установки, реализовать созданную новую высоковольтную установку в мобильном исполнении и решить актуальную задачу испытаний мощных и нетранспортабельных трансформаторов в полевых условиях.
Краткое описание чертежей.
Настоящее изобретение и его преимущества будут более понятны путем ссылки на последующее описание и прилагаемые чертежи. На фиг. 1 представлена функциональная схема мобильной высоковольтной установки для испытаний силовых трансформаторов. На фиг. 2 показан график зависимости потребления реактивной мощности от частоты возбуждения.
Осуществление изобретения.
Мобильная высоковольтная установка (фиг. 1) для испытаний силовых трансформаторов, в блочном исполнении, содержит блок 6 управления с функциями измерения, контроля и регулирования, питающий сетевой трансформатор 1, в котором между первичной обмоткой и вторичной обмоткой предусмотрен заземленный электростатический экран 2, выпрямитель 3 с фильтрующим конденсатором 4, статический преобразователь частоты 5, регулируемый согласующий трансформатор 9, блок измерительных трансформаторов И, испытуемый трансформатор 13, компенсирующие емкости 10, коммутаторы 12, 14, ударный генератор однократных импульсов 15 с возможностью возбуждения механических колебаний магнитной системы испытуемого трансформатора 13 до и после проведения опыта короткого замыкания, а также заградительный высокочастотный индуктивно-емкостной фильтр 8, линии подсоединения 7, 18, 19, шина 16, выводы 17 вторичной обмотки испытуемого трансформатора 13.
Принцип действия мобильной высоковольтной установки для испытаний силовых трансформаторов индуцированным напряжением основан на изменении частоты возбуждения и достижения внутренней компенсации реактивной мощности объекта испытаний за счет резонанса токов. Зависимость потребления реактивной мощности от частоты возбуждения показана на графике фиг. 2. Из графика на рисунке 2 следует, что при частоте возбуждения равной частоте резонанса параллельного контура, образованного вспомогательной емкостью и индуктивностью обмотки испытуемого трансформатора 13, уровень потребной мощности для его испытания снижается, в свою очередь, ее уровень зависит от добротности элементов, образующих резонансный контур. При существующей технологии изготовления конденсаторов и обмотки испытуемых силовых трансформаторов добротность параллельного резонансного контура может достигать уровня от 80 до 90. Это позволяет пропорционально снизить мощность источника возбуждения и уменьшить массогабаритные характеристики мобильной установки в целом.
Мобильная высоковольтная установка для испытаний силовых трансформаторов работает следующим образом.
Питание подается на питающий сетевой трансформатор 1 . Для уменьшения проникновения высокочастотных помех из сети и в сеть собственных нужд между первичной и вторичной обмоткой трансформатора 1 выполнен заземленный электростатический экран 2. Напряжение с вторичной обмотки трансформатора 1 подается на выпрямитель 3 с фильтрующим конденсатором 4, который шунтирует высокочастотные помехи, поступающие из питающей сети. Далее напряжение поступает в статический преобразователь частоты 5, выходы которого через индуктивные и емкостные элементы, соединенные в звезду, связаны с регулируемым согласующим трансформатором 9. Статический преобразователь частоты 5 посредством линии подсоединения 7 связан с блоком 6 управления, который предназначен для автоматизации подготовки и проведения испытаний, управления испытаниями, а также, для регистрации их результатов. Заградительный высокочастотный индуктивно-емкостной фильтр 8, подсоединенный последовательно на линии подключения статического преобразователя частоты 5 и согласующего трансформатора 9 и образованный индуктивностями и соединенными в звезду и заземлёнными емкостями, снижает присутствие высокочастотных гармоник в цепи возбуждения испытуемого трансформатора 13 от статического преобразователя частоты 5.
Выходное напряжение со статического преобразователя частоты 5 через высокочастотный индуктивно-емкостной фильтр 8 подается на регулируемый согласующий трансформатор 9. С выхода вторичной регулировочной обмотки трансформатора 9 напряжение возбуждения поступает на компенсирующие емкости 10 в виде высокодобротных конденсаторов, соединенных в треугольник, выход которого связан с блоком измерительных трансформаторов 11 и далее через коммутатор 12 подключен к обмоткам испытуемого трансформатора 13.
Компенсация реактивной мощности на стороне высокого напряжения достигается применением высокодобротных конденсаторов в компенсирующих емкостях 10, связанных с обмоткой испытуемого трансформатора 13 и образующих с ней параллельный резонансный контур, что позволяет обеспечить проведение опытов холостого хода и короткого замыкания с минимальной потерей мощности источника возбуждения.
В состав блока 6 управления входит диагностическая аппаратура для измерения активных и комплексных сопротивлений обмоток, емкости, индуктивности, тангенса угла диэлектрических потерь и сопротивления изоляции, спектральным измерителем состояния прессовки и геометрического состояния обмоток, а также характеристик частичных разрядов. Блок 6 управления также связан с блоком 11 измерительных трансформаторов, включающим в себя делители напряжения и трансформаторы тока.
В мобильной установке дополнительно подключен установленный на днище испытуемого трансформатора 13 и подсоединенный к блоку управления 6, ударный генератор однократных импульсов 15 с И возможностью возбуждения механических колебаний магнитной системы испытуемого трансформатора 13 до и после проведения опыта короткого замыкания. При контроле состояния обмоток блок 6 управления подает сигнал, который отключает обмотку испытуемого трансформатора 13 от системы возбуждения посредством коммутатора 12. Одновременно, по линии подсоединения 18 через коммутатор 14 с блока 6 управления поступает сигнал на генератор однократных импульсов 15, а по линии подсоединения 19 в блок 6 управления с обмотки испытуемого трансформатора 13 поступает измерительный сигнал ЭДС, развиваемый в обмотке трансформатора 13, который дает информацию о состоянии прессовки обмотки, характеризующий ее техническое состояние. Подача импульса по линии подсоединения 18 на генератор однократных импульсов 15 и регистрация наведенной ЭДС по линии подсоединения 19 производится при одновременном отключении коммутатором 12 цепей испытуемого трансформатора 13 до опыта короткого замыкания и после него, при этом шина 16 выводов 17 вторичной обмотки испытуемого трансформатора 13 размыкается.
Один из вариантов реализации мобильной установки, в блочном (модульном) контейнерном исполнении, позволяет транспортировать ее по частям различными видами транспорта, эксплуатировать при отрицательных температурах и размещать на подстанциях вблизи объектов испытаний в условиях ограниченного свободного пространства. Возможна также реализация мобильной установки как одномодульный вариант исполнения в отдельном контейнере.
Мобильная высоковольтная установка для испытаний силовых трансформаторов удовлетворяет требованиям мобильности и обеспечивает техническую возможность проведения испытаний силовых трансформаторов и автотрансформаторов в объеме приемо-сдаточных испытаний на месте их размещения, что дает возможность удовлетворить существующим нормативным требованиям и осуществить: проверку коэффициента трансформации; проверку группы соединения обмоток трансформаторов; измерение сопротивления обмоток постоянному току; проверку потерь и напряжения короткого замыкания (опыт короткого замыкания); проверку потерь и измерения тока опыта холостого хода; определение диэлектрических параметров внутренней изоляции по уровню интенсивности частичных разрядов; определение степени прессовки обмотки; испытание электрической прочности изоляции линейных вводов и присоединенных к ним обмоток относительно земли и других обмоток; испытание электрической прочности изоляции между фазами и продольной изоляции испытываемых обмоток.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании данного изобретения следующей совокупности условий: средство, воплощающее данное изобретение при его осуществлении, относится к области силовой электротехники и может найти применение при проведении испытаний мощных силовых трансформаторов и автотрансформаторов в удалённых, труднодоступных местах при их установке и проведении ремонтов;
- для вышеприведенной установки в том виде, как она охарактеризована в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность ее практического осуществления;
- средство, воплощающее изобретение при его осуществлении обеспечивает повышение эффективности использования силовых элементов испытательной установки, уменьшение потребной мощности возбуждающего трансформатора для снижения массогабаритных параметров испытательной установки и ее реализации в мобильном исполнении.
Следовательно, данное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пункт 1. Мобильная высоковольтная установка для проведения электрических испытаний силовых трансформаторов, в блочном исполнении, содержащая блок управления с функциями измерения, контроля и регулирования, питающий сетевой трансформатор, в котором между первичной обмоткой и вторичной обмоткой предусмотрен заземленный электростатический экран, выпрямитель с фильтрующим конденсатором, статический преобразователь частоты, регулируемый согласующий трансформатор, блок измерительных трансформаторов, испытуемый трансформатор, а также компенсирующие емкости и коммутаторы, отличающаяся тем, что компенсирующие реактивную мощность емкости размещены на выходе согласующего трансформатора и образуют с обмоткой испытуемого трансформатора резонансный контур, помимо этого, в мобильной установке дополнительно подключены ударный генератор однократных импульсов с возможностью возбуждения механических колебаний магнитной системы испытуемого трансформатора до и после проведения опыта короткого замыкания, а также заградительный высокочастотный индуктивно-емкостной фильтр, при этом, ударный генератор однократных импульсов установлен на днище испытуемого трансформатора и подсоединен к блоку управления, а заградительный высокочастотный индуктивно-емкостной фильтр подсоединен последовательно на линии подключения статического преобразователя частоты и согласующего трансформатора.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
PCT/RU2022/000211 2021-12-08 2022-07-04 Мобильная высоковольтная установка для испытаний силовых трансформаторов WO2023106961A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021136021A RU2780706C1 (ru) 2021-12-08 Мобильная высоковольтная установка для испытаний силовых трансформаторов
RU2021136021 2021-12-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023106961A1 true WO2023106961A1 (ru) 2023-06-15

Family

ID=86730876

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/000211 WO2023106961A1 (ru) 2021-12-08 2022-07-04 Мобильная высоковольтная установка для испытаний силовых трансформаторов

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023106961A1 (ru)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2133888B1 (de) * 2008-06-12 2011-08-10 ABB Technology AG Prüfanordnung zur Wechselspannungsprüfung von elektrischen Hochspannungskomponenten
US20120139556A1 (en) * 2009-06-03 2012-06-07 Rene Annowsky Device for testing high-voltage equipment
CN203249991U (zh) * 2013-05-02 2013-10-23 国家电网公司 用于变压器感应电压试验的装置
RU142928U1 (ru) * 2013-06-17 2014-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" Устройство для проведения электрических испытаний однофазных и трехфазных силовых трансформаторов

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2133888B1 (de) * 2008-06-12 2011-08-10 ABB Technology AG Prüfanordnung zur Wechselspannungsprüfung von elektrischen Hochspannungskomponenten
US20120139556A1 (en) * 2009-06-03 2012-06-07 Rene Annowsky Device for testing high-voltage equipment
CN203249991U (zh) * 2013-05-02 2013-10-23 国家电网公司 用于变压器感应电压试验的装置
RU142928U1 (ru) * 2013-06-17 2014-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина" Устройство для проведения электрических испытаний однофазных и трехфазных силовых трансформаторов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. A study of the sweep frequency impedance method and its application in the detection of internal winding short circuit faults in power transformers
EP2120317A1 (en) A method and a device for determining the mechanical resonant frequency of a vibration mode for a winding package of a transformer
KR20140129029A (ko) 고전압 기술의 장치를 시험하기 위한 시험 시스템 및 시험 방법
CN104330662A (zh) 一种换流变压器直流偏磁的试验装置及方法
Grubic et al. A new concept for online surge testing for the detection of winding insulation deterioration in low-voltage induction machines
CN104198900A (zh) 用于长时感应电压和局放测量试验的测试装置
CN109946571A (zh) 利用继电保护测试仪进行电压互感器感应耐压试验的方法
RU2780706C1 (ru) Мобильная высоковольтная установка для испытаний силовых трансформаторов
WO2023106961A1 (ru) Мобильная высоковольтная установка для испытаний силовых трансформаторов
CN106771813B (zh) 一种Tesla变压器次级线圈通断测量方法
CN102269786B (zh) 三倍频变压器负载试验装置
CN112824911A (zh) 用于测试消弧线圈的装置
CN115453423A (zh) 一种电力变压器交流耐压试验方法
RU198361U1 (ru) Передвижная установка для диагностики силовых распределительных трансформаторов
Küchler et al. Testing, measuring and diagnosis
Sano et al. Experimental investigation on FRA diagnosis of transformer faults
Kruger et al. Diagnostic testing of cast-resin transformers
CN111983397A (zh) 一种绝缘介质击穿实验装置及方法
Prombud et al. Development of A Low-Pass Filter for Partial Discharge Testing System with the Power Frequency Converter
CN212459897U (zh) 用于电力变压器的试验***
CN209992610U (zh) 一种互感器局放测试装置
CN211528600U (zh) 一种进行震荡波测试的电路
CN211928080U (zh) 测试装置
Xie et al. Test and simulation of PT saturation characteristics during single-phase grounding fault recovery of 10kV distribution system
Yang et al. Study of effect of core magnetisation on fra by using duality-derived nonlinear transformer model in ATP-EMTP

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22904754

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1