采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法
【专利摘要】一种采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法，包括依次连接的交流试验电源和次级连接被试变压器的中间变压器，其特征是：在所述中间变压器和被试变压器之间并联连接一组或多组高压滤波器，所述高压滤波器为高次谐波RLC串联滤波器。本发明提出了一种基于补偿滤波复合技术的大型变压器试验装置，解决了目前大型变压器试验中对于波形质量要求和电源容量之间的矛盾，既能补偿试验电流基波，也能滤除试验电流中的谐波，显著减小试验电源容量，改善试验电压波形；且滤波器在空载升压过程中一直工作在回路中，不需高压投切，不会产生暂态过电压，试验风险系数大为降低。
【专利说明】采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及大型变压器试验【技术领域】，具体说是一种采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法。
【背景技术】
[0002]大型电力变压器是输变电系统中最重要、最昂贵的设备之一，其可靠性直接关系到电力系统安全稳定运行。变压器出厂或大修投运前，需进行试验，以检查变压器内部是否存在缺陷，能否安全投运。变压器空载试验能发现变压器铁芯和绕组的质量问题，是变压器必做的试验项目之一。
[0003]目前，国内外大型变压器的典型空载试验回路由试验电源、中间变、被试变和测量系统构成。试验电源输出电压，经中间变升压之后加在被试变两端，提供试验所需的电压波形。试验电源一般采用同步发电机组或调压器。
[0004]变压器空载试验时，由于铁芯的磁化曲线是非线性的，在正弦励磁下，空载电流含大量高次谐波，是非正弦的。尤其是变压器铁芯饱和之后，空载电流中感性无功分量剧增。大型电力变压器容量高，阻抗大，非正弦的空载电流会导致空载试验电压波形发生畸变，影响空载试验参数的准确测量。因此，标准《电力变压器试验导则》(JB/T501-2006)中规定了变压器空载试验中，波形校正因数d (平均值电压表读数U’和有效值电压表读数U的相对偏差，即d=(U，-U)/U，)小于等于3%0
[0005]空载电压波形产生畸变的根本原因在于非正弦空载电流流过试验回路中元件阻抗时产生压降；尤其是被试变压器铁芯饱和之后，畸变更为明显。改善电压波形质量可从两方面入手:一是增大电源容量，二是减小回路阻抗。
[0006]对于超高压和特高压的电力变压器而言，增大电源容量十分困难，因为根据实际经验，空载试验电源容量取0.1Sn (Sn为被试变额定容量)左右才能满足波形畸变要求，成本太高、投资大、试验装置过于庞大。
[0007]因此，大型电力变压器空载试验中，多采取减小回路阻抗的方法来保证试验电压波形畸变满足要强求。目前，国内外常用的是高压投切无功装置(如电容器组等)，即在变压器空载试验中铁芯趋于饱和时投切高压无功补偿装置，用以补偿空载电流中的感性分量。例如，中国发明专利CN200810020115.1中公布了利用电容器组进行变压器损耗试验中无功补偿的方法；又如，中国实用新型专利CN200820014071.7中公布了一种利用带抽头的电容器组进行变压器试验补偿的装置。
[0008]高压电容对空载电流中感性工频基波分量的补偿有一定效果，但对空载电流中的谐波分量反而有放大作用，引起电压波形的更大畸变。同时，投切并联补偿电容会产生暂态过电压，最高会超过额定电压的1.26倍,可能引起回路振荡,存在一定风险。
[0009]因此，研究实际可行、可用的大型变压器试验补偿技术，减小试验电源容量，提高试验波形质量，是亟待解决的问题。尤其是随着特高压交直流的进一步发展，能提供优质试验电压的移动式大型变压器(包括换流变压器)试验装置应用前景日益广阔，研究新型的变压器试验和补偿技术迫在眉睫。
【发明内容】
[0010]本发明针对现有技术的存在问题，提出一种采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法，能够较好地解决目前大型变压器试验中对于波形质量要求和电源容量之间的矛盾，为变压器试验技术及成套装置向现场化、小型化方向发展起到积极推动作用。
[0011]所述采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法，依次连接交流试验电源、中间变压器和被试变压器，其特征在于，在被试变压器的初级并联连接一组或多组高次谐波RLC串联的高压滤波器，然后以无电容补偿且始终接入的高压滤波器补偿进行对被试变压器的空载试验，以实现在不增大空载试验电源容量、不劣化空载电压波形质量条件下的大型变压器空载试验。
[0012]国家电网发布的新版电力行业强制性标准《电业安全工作规程》规定:电压等级在1000V及以上为高压电气设备。
[0013]所述高次谐波RLC串联的高压滤波器与低压侧的低压滤波器或高压侧的电容补偿滤波器是截然不同的，电容补偿需要分阶段投切接入，会产生暂态过电压的风险。
[0014]以如下方式确定所述高次谐波RLC串联的高压滤波器内电阻、电容、电感元件的参数:
[0015]一、确定所述高压滤波器的额定电压Ua和谐波电流Iffi:
[0016]额定电压以下式计算:UfN=KXUm,
[0017]式中Uffi为高压滤波器的额定电压，K为安全系数，Um为最高试验电压，取安全系数K 为 1.15 ;
[0018]谐波电流IfN为高压滤波器特征频率λ所对应的谐波电流分量，所述高压滤波器特征频率λ为被试变压器额定频率的奇数倍，所述的谐波电流分量是被试变压器的对应高次谐波电流；
[0019]二、确定高压滤波器的容量Sf、品质因数Q:
[0020]高压滤波器的容量Sf以下式计算:
[0021]Sf=UmXIffl,
[0022]其中Um为最高试验电压，Iffl为滤波器特征频率λ所对应的谐波电流分量；
[0023]所述品质因数Q的取值范围是10≤Q≤50 ;
[0024]三、以下列算式分别确定所述高压滤波器的电容值、电感值、电阻值:
[0025]
【权利要求】
1.一种采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法，依次连接交流试验电源(I)、中间变压器(2)和被试变压器(4)，其特征在于，在被试变压器(4)的初级并联连接一组或多组高次谐波RLC串联的高压滤波器(3)，然后以无电容补偿且始终接入的高压滤波器补偿进行对被试变压器的空载试验，以实现在不增大空载试验电源容量、不劣化空载电压波形质量条件下的大型变压器空载试验。
2.根据权利要求1所述的采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法，其特征是:以如下方式确定所述高次谐波RLC串联的高压滤波器(3)内电阻、电容、电感元件的参数: 一、确定所述高压滤波器(3)的额定电压Uffi和谐波电流Iffi: 额定电压以下式计算:Ua=KXUm, 式中Uffi为高压滤波器的额定电压，K为安全系数，Um为最高试验电压，取安全系数K为1.15 ； 谐波电流1_为高压滤波器特征频率λ所对应的谐波电流分量，所述高压滤波器特征频率λ为被试变压器额定频率的奇数倍，所述的谐波电流分量是被试变压器的对应高次谐波电流； 二、确定高压滤波 器的容量Sf、品质因数Q: 高压滤波器的容量Sf以下式计算:
Sf-Um X IfN， 其中Um为最高试验电压，IfN为滤波器特征频率λ所对应的谐波电流分量； 所述品质因数Q的取值范围是10 < Q < 50 ; 三、以下列算式分别确定所述高压滤波器的电容值、电感值、电阻值:C=， L = ~~ ，
4π2λΧ
，
(? 式中，C为高压滤波器的电容值，L为高压滤波器的电感值，R为高压滤波器的电阻值，Sf为高压滤波器的容量，UfN为高压滤波器的额定电压，f为试验电源频率，λ为高压滤波器的特征频率，Q为高压滤波器的品质因数。
3.根据权利要求2所述的采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法，其特征是:高压滤波器(3)的品质因数取值40。
4.根据权利要求1所述的采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法，其特征是:在被式变压器(4)的初级并联连接两组高压滤波器(3)，分别设定特征频率为三次谐波和五次谐波，并分别计算谐波电流和容量，分别确定两组高压滤波器的电阻、电感、电容参数。
5.根据权利要求1所述的采用滤波器补偿技术的大型变压器空载试验方法，其特征是:所述交流试验电源(I)是高压变频电源或发电机组连接调压器组成的电源。
【文档编号】G01R31/00GK103558469SQ201310532515
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】李政, 周友斌, 邓万婷, 吴云飞, 高得力 申请人:国家电网公司, 国网湖北省电力公司, 国网湖北省电力公司电力科学研究院