专利名称：一种超大容量单相变压器额定负载短路及温升试验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变压器的试验装置，具体地说是一种超大容量单相变压器额 定负载短路及温升试验装置。
技术背景为解决超高电压、超大电网中需求的超大容量三相变压器(这里的超大容量单相 变压器一般指的是容量大于25万KVA的三相变压器)运输体积、吨位及制造上的困难，厂 商往往采用三个单相变压器组合而成。这已成为目前世界各国超大变压器制造商必然取用 的方案。尽管已经一分为三，但这超大容量单相变压器仍会给电网带来严重的三相不平衡， 并由此造成严重的谐波干扰。目前大多数超大型变压器制造厂不得不对试验设备采用增加 三相调压器容量，或者专门订购大型单相调压器，或者另设独立发电机设备作为专用试验 电源来应对这超大容量单相变压器试验带来的麻烦。可见上述措施耗费了巨额投资，但充 其量只能少许改善，并没有从根本上解决问题，三相不平衡和谐波干扰依然存在。因此，寻 求一种试验装置，它既能实施上述试验，且能从原理与实际上把此超大容量的单相负载均 勻分摊与三相电源之上，使三相电网对称平衡地承担该项试验，不造成由此引发的谐波干 扰，又能使用较小容量的调压器，使总体投资明显减少。
发明内容本实用新型目的在于提供一种超大容量单相变压器额定负载短路及温升试验装置。为了实现这一目的，本实用新型的技术方案如下一种超大容量单相变压器额定 负载短路及温升试验装置，包括三相电源输入端和单相输出端，其特征在于该试验装置的 三相电源输入端与三相调压器的输入端连接，三相调压器的第一输出端与平衡可调电容器 的一端连接，三相调压器的第二输出端与平衡可调电容器的另一端连接，平衡可调电容器 的另一端还与平衡可调电抗器的一端连接，三相调压器的第三输出端与平衡可调电抗器的 另一端连接，三相调压器的第一输出端与匹配变压器的一个输入端连接，三相调压器的第 三输出端与匹配变压器的另一输入端连接，匹配变压器的两个输出端分别与该试验装置的 单相输出端两端连接。该试验装置的三相电源输入端与三相调压器的输入端之间设有第一三相电流表 和第一三相电压表，三相调压器的输出端设有第二三相电流表和第二三相电压表，三相调 压器第一输出端与内部补偿可调电容器之间串接有第三电流表，匹配变压器的次级线圈与 该试验装置的单相输出端之间设有第四电流表和第四电压表。使用时，将该试验装置的单相输出端并联外部补偿可调电容器后，与被试单相变 压器的输入端连接，被试单相变压器的输出端短路连接，被试单相变压器的输入端连接有 第五电流表、第五电压表和功率表。该试验装置的输入端接三相三线固定电压，而其输出是 单相可调试验电源，是一个可用于单相变压器短路试验的试验装置，其内部设置有常规三相调压器以适应广范围电压调节，并且其内部设置有平衡可调电容器及平衡可调电抗器， 能够保持三相电源平衡的试验装置。使用本试验装置，试的是单相超大容量变压器，但电源 及调压设备却均处于三相平衡的状态，较好地解决了原来存在的电源不平衡和谐波干扰的 麻烦，并明显地降低了试验设备及场地投资规模。本装置还可用在超大输变电站中超大容 量单相变压器为加速滤油以短路方式进行油加热的装置时，同样能起到三相电网对称平衡 和缩小设备容量的作用。
图1为本实用新型的电路图具体实施方式
本实用新型的试验装置实施试验时的接线原理示意如图1所示。图中T为三相调 压器，PB为匹配变压器，BB为被试超大容量单相变压器；Cbi为用于被试变压器BB短路无功 补偿的外部补偿可调电容器；Cb2为用于匹配变压器PB的无功补偿的内部补偿可调电容器； Cb为平衡可调电容器；LB为平衡可调电抗器；RD为调压器输出端熔断器J1为显示调压器T 输入侧电压的第一三相电压表^为显示调压器T输入侧电流的第一三相电流表；V2为显 示调压器T输出侧电压的第二三相电压表，A2为显示调压器T输出侧电流的第二三相电流 表；A3为显示匹配变压器PB的输入电流的第三电流表；V4为显示匹配变压器PB的输出电压 的第四电压表；A4为显示匹配变压器PB的输出电流的第四电流表；V5为显示被试变压器BB 的短路电压Uk的第五电压表；A5为显示被试单相变压器BB的短路电流Ik的第五电流表；W5 为被试单相变压器BB的短路损耗Pk的功率表。该试验装置的三相电源输入端与三相调压器的输入端连接，三相调压器T的第一 输出端与平衡可调电容器Cb的一端连接，三相调压器T的第二输出端与平衡可调电容器Cb 的另一端连接，平衡可调电容器Cb的另一端还与平衡可调电抗器Lb的一端连接，三相调压 器T的第三输出端与平衡可调电抗器Lb的另一端连接，三相调压器T的第一输出端与匹配 变压器PB的一个输入端连接，三相调压器T的第三输出端与匹配变压器的另一输入端连 接，匹配变压器的输入端还并联有内部补偿可调电容器Cb2，匹配变压器PB的两个输出端分 别与该试验装置的单相输出端a4和C4连接。从图中被试变压器BB的接线可知，由于该被试变压器BB的次级两端B3、X3直接 短路，当施加于被试变压器BB输入端B2、X2的电压由三相调压器T逐步升至该被试变压器 BB的短路电压Uk时，第五电流表A5、第五电压表V5和功率表W5将显示该被试变压器的短 路电压Uk,短路电流Ik和短路损耗Ρκ。如进行温升试验，则应控制短路损耗等于被试变压 器BB的总损耗Σ APJP Pk= Σ ΔΡ。用于被试变压器BB的短路无功补偿的外部补偿可 调电容器Cbi实际上承担了被试变压器BB短路时无功电流Iia供给源的角色，经外部补偿 可调电容器Cbi的精确微调，对匹配变压器PB的输出端而言，几乎只是接了个纯阻性的负 载。此时，第四电压表V4、第五电压表V5显示的电压几乎一致，第四电流表A4显示的仅是被 试变压器BB短路电流的有功分量ΙΜ。但这里仍是一个单相负载。用于匹配变压器PB无 功补偿的内部补偿可调电容器Cb2与匹配变压器PB的初级并联，它对匹配电容器PB的无功 实施补偿，使调压器T的输出端al、cl接到的负载的阻性纯度更高。平衡可调电容器Cb与平衡可调电抗器Lb分别跨接于调压器输出线电压UTal_bl与UtmH之上，设计使它们的无功 容量
。经过Cb与Lb的精确微调，可使三相调压器T输出端的 第二三相电流表4的三个电流值一致，并且其大小
(指短路试验)或
(指温升试验)。此时，被试变压器BB的短路损耗已均勻地分摊 于前级三相电源之上，所以调压器输入端第一三相电流表A1的三个电流显示值几乎一致， 其最大不平衡度将小于5%。为适应不同容量、不同电压规格的变压器和不同υκ、Ικ、Ρκ、Σ ΔΡ值的试验，除采 用常规调压器外，匹配变压器采用两组次级抽头输出(a31_c3，a32-c3)根据不同需要可选择 相应的抽头，可调电容器与可调电抗器可采用若干固定并联电容与电感逐个投入粗调方式 与适当容量无级连续平滑带电调节电容与电感细调结合的方式，来达到精确三相平衡的目 的，使本装置的实际试验适用范围更广。内部使用Rb代表经补偿后的单相变压器短路负载 时，三相调压器的三个输出线电压分别按相序依次接上Rb、可调电容Cb和可调电感Lb，即 Rb_。B_Lb 或 Cb_Lb_Rb 或 LB_RB_CBo本试验装置从原理上分两步实现第一步，将变压器额定负载短路试验时需要的 大量感性无功由电容器来承担供给，然后使前级试验电源几乎只需供给这超大电容变压器 总损耗数量级的单相有功电阻负载；第二步，再将这单相电阻负载通过可调平衡电抗器和 可调平衡电容器作用，使单相电阻负载平衡对称分摊至三相调压器的每一相之上。此时这 三相调压器实际承担的是三相对称平衡负载，并且此调压器的额定容量仅是这超大容量单 相变压器的损耗值。(对额定负载短路试验来说，是此变压器的短路损耗值；对温升试验来 说是此变压器的总损耗值。)按目前这超大容量单相变压器的制造水平，这试验调压器额定 容量约为被试变压器容量的0. 8%，并随着超低损耗变压器的发展趋势，这调压器容量还将 进一步减小。使用本试验装置，试的是单相超大容量变压器，但电源及调压设备却均处于三 相平衡的状态，较好地解决了原来存在的电源不平衡和谐波干扰的麻烦，并明显地降低了 试验设备及场地投资规模。本实用新型的三相调压器可以是各种型式的调压器，包括感应调压器或柱式调压 器，转铁心式调压器等，输出皆为近似正弦波，各相间相位差为120度。可调电容器和可调 电抗器可以用固定无功器件，用分别投入或断开方式来调节，也可用连续无级平滑的方式 来调节，也可以是两者的结合。
权利要求一种超大容量单相变压器额定负载短路及温升试验装置，包括三相电源输入端和单相输出端，其特征在于该试验装置的三相电源输入端与三相调压器的输入端连接，三相调压器的第一输出端与平衡可调电容器的一端连接，三相调压器的第二输出端与平衡可调电容器的另一端连接，平衡可调电容器的另一端还与平衡可调电抗器的一端连接，三相调压器的第三输出端与平衡可调电抗器的另一端连接，三相调压器的第一输出端与匹配变压器的一个输入端连接，三相调压器的第三输出端与匹配变压器的另一输入端连接，匹配变压器的两个输出端分别与该试验装置的单相输出端两端连接。
2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于匹配变压器的输入端还与内部补偿 可调电容器并联连接。
3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于该试验装置的三相电源输入端与三 相调压器的输入端之间设有第一三相电流表和第一三相电压表，三相调压器的输出端设有 第二三相电流表和第二三相电压表，三相调压器第一输出端与内部补偿可调电容器之间串 接有第三电流表，匹配变压器的次级线圈与该试验装置的单相输出端之间设有第四电流表 和第四电压表。
4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于将该试验装置的单相输出端并联外 部补偿可调电容器后，与被试单相变压器的输入端连接，被试单相变压器的输出端短路连 接，被试单相变压器的输入端连接有第五电流表、第五电压表和功率表。
专利摘要本实用新型公开了一种超大容量单相变压器额定负载短路及温升试验装置，其特征在于该试验装置的三相电源输入端与三相调压器的输入端连接，三相调压器的第一输出端与平衡可调电容器的一端连接，三相调压器的第二输出端与平衡可调电容器的另一端连接，平衡可调电容器的另一端还与平衡可调电抗器的一端连接，三相调压器的第三输出端与平衡可调电抗器的另一端连接，三相调压器的第一输出端与匹配变压器的一个输入端连接，三相调压器的第三输出端与匹配变压器的另一输入端连接，匹配变压器的两个输出端分别与该试验装置的单相输出端两端连接。本实用新型较好地解决了现有技术中电源不平衡和谐波干扰的麻烦，并明显地降低了试验设备及场地投资规模。
文档编号G01R31/00GK201637799SQ201020152069
公开日2010年11月17日 申请日期2010年4月7日 优先权日2010年4月7日
发明者蒋光祖 申请人:蒋光祖