一种换流变压器直流偏磁的试验装置及方法
【专利摘要】本发明是一种换流变压器直流偏磁的试验装置及方法，换流变压器直流偏磁的试验装置包括有直流电源、变阻器Rw、限流电抗器L、电容器、分流器、直流电压表、放电电阻RF、蜂鸣器、万能转换开关SA、交流电压表、半导体放电管，本发明对其空载状体或负载状态下的主要性能参数进行测试，分析换流变压器主要性能参数与直流偏磁电流大小之间的关系，验证换流变压器承受直流偏磁的能力，及时的采取措施从而保证换流变压器的安全稳定运行。本发明的试验方法实现了在试验室对换流变压器空载或负载状态下发生直流偏磁运行工况的模拟测试，使在试验室验证换流变压器直流偏磁的耐受能力成为一种可能。
【专利说明】一种换流变压器直流偏磁的试验装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力行业高电压试验【技术领域】的换流变压器直流偏磁的试验装置及方法，具体为一种用于向换流变压器网侧绕组中性点注入直流电流的直流偏磁加流装置，属于换流变压器直流偏磁的试验装置及方法的创新技术。
【背景技术】
[0002]换流变压器在实际运行过程中，由于受到直流输电系统的影响，其绕组中不可避免地会通过一定的直流电流，从而引起铁心直流偏磁，造成换流变压器空载电流、空载损耗、噪声、振动的明显增大，并对其负载损耗、温升等性能产生一定的影响。因此，非常有必要研究出一种在试验室进行换流变压器直流偏磁的试验方法，对其空载状体或负载状态下的主要性能参数进行测试，分析换流变压器主要性能参数与直流偏磁电流大小之间的关系，验证换流变压器承受直流偏磁的能力。
【发明内容】
[0003]为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种直流偏磁加流装置，本发明用于向换流变压器网侧绕组中性点注入直流电流。
[0004]本发明还提供了相对应的试验方法。本发明实现了在试验室对换流变压器空载或负载状态下发生直流偏磁运行工况的模拟测试，使在试验室验证换流变压器直流偏磁的耐受能力成为一种可能。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现:本发明的换流变压器直流偏磁的试验装置，包括有直流电源、变阻器Rw、限流电抗器L、电容器、分流器、直流电压表、放电电阻RF、蜂鸣器、万能转换开关SA、交流电压表、半导体放电管，其中直流电源的正极通过万能转换开关SA的触头③、④、⑦与变阻器Rw的一端连接，变阻器Rw的另一端与限流电抗器L的一端连接，限流电抗器L的另一端与分流器连接，直流电压表并联在分流器的两端，电容器并接在直流电源的负极与限流电抗器L之间，且电容器通过万能转换开关SA的触头①、②与直流电源的负极连接，放电电阻RF的一端与直流电源的负极、蜂鸣器的一端及半导体放电管的一端连接，放电电阻RF的另一端及蜂鸣器的另一端与交流电压表的一端连接，交流电压表的另一端与半导体放电管的另一端及分流器连接，万能转换开关SA的触头⑤、⑥、⑧并接在交流电压表两端。
[0006]本发明的换流变压器直流偏磁的试验装置的试验方法，由换流变压器直流偏磁的试验装置组成的换流变压器直流偏磁试验回路包括有一台换流变压器、一台直流偏磁加流装置、两台中间试验变压器BI及B2，直流偏磁加流装置分别与换流变压器及中间试验变压器BI连接，中间试验变压器BI通过中间试验变压器B2与发电机连接，
试验方法包括如下步骤:
I)在整个试验回路为通电前，先将直流偏磁加流装置中的变阻器Rw放置最大，再选择万能转换开关SA投入，逐渐调节变阻器Rw，监测直流电压表，使注入被试换流变压器网侧绕组的直流电流达到试验要求值，这需要一定时间的稳定过程；
2)在试换流变压器网侧绕组的直流电流达到试验要求值后，开始对试验回路逐步施加交流电压，在此过程中，监视直流加流装置的运行情况，出现任何异常情况，立即切断交流电源，保证试验人员和设备的安全，在交流试验电压达到试验要求值时，进行换流变压器各种性能参数的测量，试验完毕后，首先逐步降低交流电压到最小，切断交流电压，其次再选择万能转换开关SA切断，对试验回路进行充分的放电，直到蜂鸣器不再报警后，用高压专用接地棒对电容器两端进行再次放电，完全消除试验回路的残余电荷。
[0007]本发明的由换流变压器直流偏磁的试验装置组成的换流变压器直流偏磁试验回路包括有一台换流变压器、一台直流偏磁加流装置、两台中间试验变压器BI及B2，直流偏磁加流装置分别与换流变压器及中间试验变压器BI连接，中间试验变压器BI通过中间试验变压器B2与发电机连接，试验方法包括如下试验:
1)常规测量
11)空载状态下
在上述试验回路中不投入直流偏磁加流装置，换流变压器阀侧不带负载，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur (间隔0.1)下测量励磁电压、空载电流、空载电流谐波、空载损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur (间隔0.1)下测量声级、油箱箱壁振动，用示波器同时记录下励磁电压、空载电流波形，对声级、振动进行频谱分析；
12)负载状态下
在上述试验回路中不投入直流偏磁加流装置，换流变压器阀带一定负载(根据具体试验条件选定)，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur (间隔0.1)下测量施加电压、电流、电流谐波、损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur (间隔0.1)下测量声级、油箱箱壁振动，用示波器同时记录下施加电压、电流波形，对声级、振动进行频谱分析，用热像仪观测油箱表面热点温度；
2)直流偏磁下测量
21)空载状态下
在上述试验回路中换流变压器阀侧不带负载，投入直流偏磁加流装置，分别对换流变压器网侧绕组注入直流电流2、4、6、8、10A，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur下测量励磁电压、空载电流、空载电流谐波、空载损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur下测量声级、油箱箱壁振动，用示波器同时记录下励磁电压、空载电流波形，对声级、振动进行频谱分析；
22)负载状态下
在上述试验回路中换流变压器阀侧带一定负载(根据具体试验条件选定)，投入直流偏磁加流装置，分别对换流变压器网侧绕组注入直流电流2、4、6、8、10A，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur下测量施加电压、电流、电流谐波、损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur下测量声级、油箱箱壁振动，用示波器同时记录下施加电压、电流波形，对声级、振动进行频谱分析，用热像仪观测油箱表面热点温度，分别在常规测量和直流偏磁测量前后进行油色谱分析。
[0008]本发明的换流变压器直流偏磁的试验装置对其空载状体或负载状态下的主要性能参数进行测试，分析换流变压器主要性能参数与直流偏磁电流大小之间的关系，验证换流变压器承受直流偏磁的能力，及时的采取措施从而保证换流变压器的安全稳定运行。本发明的试验方法实现了在试验室对换流变压器空载或负载状态下发生直流偏磁运行工况的模拟测试，使在试验室验证换流变压器直流偏磁的耐受能力成为一种可能。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明直流偏磁加流装置的原理图；
图2为现有换流变压器直流偏磁试验回路的原理图；
图3为本发明换流变压器直流偏磁试验回路的原理图。
【具体实施方式】
[0010]本发明的用于向换流变压器网侧绕组中性点注入直流电流的直流偏磁加流装置的原理图如图1所示，包括有直流电源、变阻器Rw、限流电抗器L、电容器、分流器、直流电压表、放电电阻RF、蜂鸣器、万能转换开关SA、交流电压表、半导体放电管，其中直流电源的正极通过万能转换开关SA的触头③、④、⑦与变阻器Rw的一端连接，变阻器Rw的另一端与限流电抗器L的一端连接，限流电抗器L的另一端与分流器连接，直流电压表并联在分流器的两端，电容器并接在直流电源的负极与限流电抗器L之间，且电容器通过万能转换开关SA的触头①、②与直流电源的负极连接，放电电阻RF的一端与直流电源的负极、蜂鸣器的一端及半导体放电管的一端连接，放电电阻RF的另一端及蜂鸣器的另一端与交流电压表的一端连接，交流电压表的另一端与半导体放电管的另一端及分流器连接，万能转换开关SA的触头⑤、⑥、⑧并接在交流电压表两端。
[0011]按图1所示的直流偏磁加流装置，可向换流变压器(额定空载状态时)网侧绕组至少注入1A的直流电流。根据换流变压器带负载的大小，通过增加电容器的并联台数，此直流偏磁加流装置也可在换流变压器负载状态下向其网侧绕组注入至少1A的直流电流。
[0012]其中，图1中各种元器件的作用和参数选择如下:
I)直流电源:向试验回路注入直流电流，一般选择24V蓄电池。
[0013]2)变阻器Rw:调节试验回路直流电流的大小，阻值O?10 Ω，功率彡2000W。
[0014]3)限流电抗器L:限值流过直流电源回路的交流电流，额定频率50Hz，额定阻抗彡60 Ω，直流电阻彡I Ω，额定电流彡30A。
[0015]4)分流器和直流电压表:监测试验回路的直流试验电流，分流器50A?500A/75mV,直流电压表75mV。
[0016]5)电容器:提供交流电流通路，可选择多台电容器并联，额定频率50Hz，容抗彡6Ω，额定电压400V。
[0017]6)放电电阻RF和蜂鸣器:试验结束后，对试验回路进行直流放电，并进行声音提示，放电电阻RF阻值500 Ω，功率lkW。
[0018]7)万能转换开关SA:控制试验回路和放电回路的通断，额定电流> 30A，分两个转换方向:投入、切断，投入时:①-②、③-④通，⑤-⑥、⑦-⑧断，切断时:①-②、③-④断，⑤-⑥、⑦-⑧通。
[0019]8)交流电压表:监测直流加流装置输出端两端的交流电压，量程600V。
[0020]9)半导体放电管:在试验过程中出现意外情况下，保护直流加流装置，避免过电压对直流加流装置造成损坏。
[0021]大型换流变压器一般均为单相变压器，通常的直流偏磁回路为选择两台规格型号一样的换流变压器，网侧并联，从一台阀侧供电，另一台阀侧开路(空载状态)或带一定负载(负载状态)，如图2所示，直流偏磁加流装置串接在两台换流变压器网侧中性之间，同时向两台换流变压器网侧绕组注入直流电流。此种直流偏磁试验回路，存在如下主要缺点:
一是需要两台相同规格型号的换流变压器，占用试验空间比较大；另外，两台换流变压器均产生相同的直流偏磁现象，对测量换流变压器直流偏磁下的各种性能参数(尤其是噪声)带来困难和影响。
[0022]为克服图2直流偏磁试验回路的缺点，本发明设计出如图3所示的换流变压器直流偏磁试验回路。该试验回路包括有一台换流变压器、一台直流偏磁加流装置、两台中间试验变压器BI及B2，直流偏磁加流装置分别与换流变压器及中间试验变压器BI连接，中间试验变压器BI通过中间试验变压器B2与发电机连接，该试验回路仅需一台换流变压器，中间试验变压器BI的额定电压远高(至少两倍)于被试换流变压器额定电压。试验时，中间变压器BI的直流偏磁远低于被试换流变压器，可有效消除试验设备对被试品性能参数测量结果的影响。
[0023]本发明在整个试验回路为通电前，先将直流偏磁加流装置中的变阻器Rw放置最大，再选择万能转换开关SA投入，逐渐调节变阻器Rw，监测直流电压表，使注入被试换流变压器网侧绕组的直流电流达到试验要求值，这需要一定时间的稳定过程。
[0024]在试换流变压器网侧绕组的直流电流达到试验要求值后，可开始对试验回路逐步施加交流电压，在此过程中，应密切监视直流加流装置的运行情况，出现任何异常情况，应立即切断交流电源，保证试验人员和设备的安全。在交流试验电压达到试验要求值时，进行换流变压器各种性能参数的测量，试验完毕后，首先逐步降低交流电压到最小，切断交流电压，其次再选择万能转换开关SA切断，对试验回路进行充分的放电，直到蜂鸣器不再报警后，用高压专用接地棒对电容器两端进行再次放电，完全消除试验回路的残余电荷。
[0025]本发明的换流变压器直流偏磁的试验装置的试验方法，包括如下试验:
I)常规测量
II)空载状态下
按图3试验回路进行接线，不投入直流偏磁加流装置，换流变压器阀侧不带负载，从网侦M加交流电压，分别在0.1?1.1Ur (间隔0.1)下测量励磁电压、空载电流、空载电流谐波、空载损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur (间隔0.1)下测量声级、油箱箱壁振动。用示波器同时记录下励磁电压、空载电流波形，对声级、振动进行频谱分析。
[0026]12)负载状态下
按图3试验回路进行接线，不投入直流偏磁加流装置，换流变压器阀带一定负载(根据具体试验条件选定)，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur (间隔0.1)下测量施加电压、电流、电流谐波、损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur (间隔0.1)下测量声级、油箱箱壁振动。用示波器同时记录下施加电压、电流波形，对声级、振动进行频谱分析，用热像仪观测油箱表面热点温度。
[0027]2)直流偏磁下测量 21)空载状态下按图3试验回路进行接线，换流变压器阀侧不带负载，投入直流偏磁加流装置，分别对换流变压器网侧绕组注入直流电流2、4、6、8、10A (根据具体试验条件，施加的直流电流可以更大些)，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur (间隔0.1)下测量励磁电压、空载电流、空载电流谐波、空载损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur (间隔0.1)下测量声级、油箱箱壁振动。用示波器同时记录下励磁电压、空载电流波形，对声级、振动进行频谱分析。
[0028]22)负载状态下
按图3试验回路进行接线，换流变压器阀侧带一定负载(根据具体试验条件选定)，投入直流偏磁加流装置，分别对换流变压器网侧绕组注入直流电流2、4、6、8、1A(根据具体试验条件，施加的直流电流可以更大些)，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur (间隔0.1)下测量施加电压、电流、电流谐波、损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur (间隔0.1)下测量声级、油箱箱壁振动。用示波器同时记录下施加电压、电流波形，对声级、振动进行频谱分析，用热像仪观测油箱表面热点温度。
[0029]分别在常规测量和直流偏磁测量前后进行油色谱分析。
【权利要求】
1.一种换流变压器直流偏磁的试验装置，其特征在于包括有直流电源、变阻器RwJg流电抗器L、电容器、分流器、直流电压表、放电电阻RF、蜂鸣器、万能转换开关SA、交流电压表、半导体放电管，其中直流电源的正极通过万能转换开关SA的触头③、④、⑦与变阻器Rw的一端连接，变阻器Rw的另一端与限流电抗器L的一端连接，限流电抗器L的另一端与分流器连接，直流电压表并联在分流器的两端，电容器并接在直流电源的负极与限流电抗器L之间，且电容器通过万能转换开关SA的触头①、②与直流电源的负极连接，放电电阻RF的一端与直流电源的负极、蜂鸣器的一端及半导体放电管的一端连接，放电电阻RF的另一端及蜂鸣器的另一端与交流电压表的一端连接，交流电压表的另一端与半导体放电管的另一端及分流器连接，万能转换开关SA的触头⑤、⑥、⑧并接在交流电压表两端。
2.一种换流变压器直流偏磁的试验装置的试验方法，其特征在于由换流变压器直流偏磁的试验装置组成的换流变压器直流偏磁试验回路包括有一台换流变压器、一台直流偏磁加流装置、两台中间试验变压器BI及B2，直流偏磁加流装置分别与换流变压器及中间试验变压器BI连接，中间试验变压器BI通过中间试验变压器B2与发电机连接， 试验方法包括如下步骤: 1)在整个试验回路为通电前，先将直流偏磁加流装置中的变阻器Rw放置最大，再选择万能转换开关SA投入，逐渐调节变阻器Rw，监测直流电压表，使注入被试换流变压器网侧绕组的直流电流达到试验要求值，这需要一定时间的稳定过程； 2)在试换流变压器网侧绕组的直流电流达到试验要求值后，开始对试验回路逐步施加交流电压，在此过程中，监视直流加流装置的运行情况，出现任何异常情况，立即切断交流电源，保证试验人员和设备的安全，在交流试验电压达到试验要求值时，进行换流变压器各种性能参数的测量，试验完毕后，首先逐步降低交流电压到最小，切断交流电压，其次再选择万能转换开关SA切断，对试验回路进行充分的放电，直到蜂鸣器不再报警后，用高压专用接地棒对电容器两端进行再次放电，完全消除试验回路的残余电荷。
3.根据权利要求2所述的换流变压器直流偏磁的试验装置的试验方法，其特征在于由换流变压器直流偏磁的试验装置组成的换流变压器直流偏磁试验回路包括有一台换流变压器、一台直流偏磁加流装置、两台中间试验变压器BI及B2，直流偏磁加流装置分别与换流变压器及中间试验变压器BI连接，中间试验变压器BI通过中间试验变压器B2与发电机连接，试验方法包括如下试验: I)常规测量 II)空载状态下 在上述试验回路中不投入直流偏磁加流装置，换流变压器阀侧不带负载，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur (间隔0.1)下测量励磁电压、空载电流、空载电流谐波、空载损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur (间隔0.1)下测量声级、油箱箱壁振动，用示波器同时记录下励磁电压、空载电流波形，对声级、振动进行频谱分析； . 12)负载状态下 在上述试验回路中不投入直流偏磁加流装置，换流变压器阀带一定负载(根据具体试验条件选定)，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur (间隔0.1)下测量施加电压、电流、电流谐波、损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur (间隔0.1)下测量声级、油箱箱壁振动，用示波器同时记录下施加电压、电流波形，对声级、振动进行频谱分析，用热像仪观测油箱表面热点温度； . 2)直流偏磁下测量. 21)空载状态下 在上述试验回路中换流变压器阀侧不带负载，投入直流偏磁加流装置，分别对换流变压器网侧绕组注入直流电流2、4、6、8、10A，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur下测量励磁电压、空载电流、空载电流谐波、空载损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?.1.1Ur下测量声级、油箱箱壁振动，用示波器同时记录下励磁电压、空载电流波形，对声级、振动进行频谱分析； . 22)负载状态下 在上述试验回路中换流变压器阀侧带一定负载(根据具体试验条件选定)，投入直流偏磁加流装置，分别对换流变压器网侧绕组注入直流电流2、4、6、8、10A，从网侧施加交流电压，分别在0.1?1.1Ur下测量施加电压、电流、电流谐波、损耗，铁心和夹件接地电流，分别在0.8?1.1Ur下测量声级、油箱箱壁振动，用示波器同时记录下施加电压、电流波形，对声级、振动进行频谱分析，用热像仪观测油箱表面热点温度，分别在常规测量和直流偏磁测量前后进行油色谱分析。
【文档编号】G01R31/00GK104330662SQ201410572784
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】黄莹, 黄成 , 邓晶, 吕建玉, 沈红, 黎小林, 项阳 申请人:中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心, 西安西电变压器有限责任公司