一种三相变压器长时感应电压试验装置的制作方法

本发明涉及变压器感应电压测量技术领域，尤其涉及一种三相变压器长时感应电压试验装置。

背景技术：

在电力系统中，电气设备绝缘内部通常会存在一些弱点，在一些浇注、挤制或层间绝缘内部容易出现气隙或气泡。由于空气的击穿场强和介电常数比固体介质小，因此在外施电压作用下这些气隙或气泡会首先发生放电，这就是电气设备的局部放电。局部放电能量很微弱，故不影响电气设备短时的绝缘强度，但局部放电能量日积月累将引起电气设备的绝缘老化，最后导致电气设备的整个绝缘在正常电压下发生击穿。

变压器长时感应电压具有验证变压器在运行条件下有无局部放电的作用，对于保证变压器在长期工作电压下能够安全可靠地运行具有重要作用。对于三相一体变压器，目前采用单相连接方式逐相地将电压加在线路端子上进行变压器的长时感应电压试验。该方法原理简单，操作方便，但需要逐相重复进行三次，且无法考核三相一体变压器相间局部放电情况，存在一定的局限性。

技术实现要素：

本发明提供了一种三相变压器长时感应电压试验装置，解决了现有技术中进行三相一体变压器的长时感应电压的试验的方法需要对变压器逐相进行试验，且无法获得变压器的相间的局部放电的技术问题。

本发明提供的一种三相变压器长时感应电压试验装置，包括：

三相变频电源、励磁变压器、补偿电抗器和多通道局部放电测量系统；

励磁变压器的输入端与三相变频电源连接，励磁变压器的输出端与试验变压器的低压侧连接，励磁变压器用于将三相变频电源的输出电压进行转换后叠加于试验变压器上；

补偿电抗器连接于试验变压器的低压侧，用于补偿试验变压器的低压侧的电容电流；

多通道局部放电测量系统与试验变压器的高压侧连接，用于检测试验变压器的三相局部放电信号。

优选地，试验变压器为三相一体油浸式变压器。

优选地，三相变频电源的输入端与信号源连接，三相变频电源为由绝缘栅双极型晶体管igbt开关器件组成的线性矩阵放大网络且三相变频电源工作于线性放大区，用于获得与信号源一致的正弦波形。

优选地，三相变频电源包括整流模块和逆变模块，整流模块的输入端与信号源连接，整流模块的输出端与逆变模块的输入端连接；

整流模块包括多级并联的三相桥，逆变模块包括多级并联的h桥。

优选地，整流模块采用正弦脉冲宽度调制spwm控制，用于控制输出电压恒定；

逆变模块采用频率可调电压信号进行前馈控制，用于实时跟踪不同频率的控制信号。

优选地，信号源设置于控制箱内，控制箱与三相变频电源通过光纤进行连接，用于隔离反击信号。

优选地，补偿电抗器配置有车载防涡流底座，用于使得补偿电抗器在车上进行试验使用。

本发明提供的三相变压器长时感应电压试验装置，还包括：电容分压器，电容分压器与试验变压器连接，用于测量试验变压器输出电压的峰值、有效值、频率、波形畸变率和波形。

优选地，电容分压器通过单片机逐点交流采样。

优选地，多通道局部放电测量系统具备多个输入通道，能够实现多组局部放电信号的检测及显示。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明通过采用可三相四线输出使用的三相变频电源，用于同时进行三相一体变压器三相的局部放电试验，并且相应的采用了多通道局部放电测量系统与三相变频电源进行配合，能够同时对三相一体变压器的三相进行变压器三相长时感应电压的试验，仅需一次接线，试验效率高，免却了多次对变压器进行单相试验的繁琐步骤，同时由于对变压器的三相同时进行长时感应电压的试验，还能够获取到三相之间的局部放电情况，为验证变压器在正常运行条件下有无局部放电提供重要的参考作用，解决了现有技术中进行三相一体变压器的长时感应电压的试验的方法需要对变压器逐相进行试验，且无法获得变压器的相间的局部放电的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种三相变压器长时感应电压试验装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的三相变频电源的内部结构示意图；

图3为本发明实施例提供的三相变压器长时感应电压试验装置的试验接线图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种三相变压器长时感应电压试验装置，用于解决现有技术中进行三相一体变压器的长时感应电压的试验的方法需要对变压器逐相进行试验，且无法获得变压器的相间的局部放电的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种三相变压器长时感应电压试验装置的结构示意图。

本发明提供的一种三相变压器长时感应电压试验装置，包括：

三相变频电源1、励磁变压器2、补偿电抗器3和多通道局部放电测量系统5；

励磁变压器2的输入端与三相变频电源1连接，励磁变压器2的输出端与试验变压器4的低压侧连接，励磁变压器2用于将三相变频电源1的输出电压进行转换后叠加于试验变压器4上；补偿电抗器3连接于试验变压器4的低压侧，用于补偿试验变压器4的低压侧的电容电流；多通道局部放电测量系统5与试验变压器4的高压侧连接，用于检测试验变压器4的三相局部放电信号。需要说明的是，试验变压器4为三相一体油浸式变压器，电压等级包括110kv或220kv。

进一步地，可以参阅图2，图2为本发明实施例提供的三相变频电源的内部结构示意图。其中，三相变频电源1的输入端与信号源连接，三相变频电源1为由绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)开关器件组成的线性矩阵放大网络且三相变频电源1通过采用数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)工业控制器及光纤传输技术工作于线性放大区，用于获得与信号源一致的正弦波形。三相变频电源1包括整流模块1a和逆变模块1b，整流模块1a的输入端与信号源连接，输出端与逆变模块1b的输入端连接；整流模块1a包括多级并联的三相桥，逆变模块1b包括多级并联的h桥。可以理解的是，整流模块1a可以采用正弦脉冲宽度调制spwm控制，用于控制输出电压恒定；逆变模块1b可以采用频率可调电压信号进行前馈控制，用于实时跟踪不同频率的控制信号，控制环采用pi环实现，能够实时准确跟踪不同频率控制信号，频率跟踪范围为50～300hz。由于整流模块1a采用多级并联的三相桥，逆变模块1b采用多级并联的h桥，三相变频电源1可三相四线输出使用，用于三相同时进行三相一体变压器的局部放电试验，三相变频电源1也可单相运行，当三相变频电源1频率在设定范围内调节时，电压恒定输出。

与由三个单相变频电源所组成的三相变频电源1相比，本发明实施例中所采用的三相变频电源1为三相一体式变频电源，具有结构简单、体积小以及占地面积小的特点，易于搬运，成本大大降低，更易于在主变试验现场应用。由于本发明实施例中所针对的试验变压器4为三相一体油浸式变压器，其电压等级通常为110kv或220kv，因此所要求的变频电源的电压等级也较高，在提高较高等级的电压的情况下，对应的变频电源的体积将会相应的增大，因此若采用三个单相变频电源组合构成三相变频电源1，其体积及总体占地面积将会大大增加，不利于现场试验的开展。而本发明实施例中采用了三相一体式变频电源，大大降低了设备的占地面积，便于现场试验的开展。同时，本发明实施例中提供的三相变频电源1本体和保护为一整体，控制和显示为另一整体，便于现场携带。此外，由于三相集成一体化，三相变频电源1具有更好的抗电场干扰能力，在强电场干扰下，测量精度与控制保护满足要求。

请参阅图1，其中，信号源设置于控制箱6内，控制箱6与三相变频电源1通过光纤进行连接，用于隔离反击信号，避免在试验变压器4被打穿后的反击造成控制箱6的损坏，保证控制箱6的使用安全。可以理解的是，连接光纤可以采用抗压能力较强的特殊光纤，可较大的承受各种自然、人为因素的破坏，适合于高电压长电缆等大电容试品的现场耐压试验。

本发明实施例中励磁变压器2的主要作用是在变压器局部放电试验或串联谐振耐压试验时，将三相变频电源1的输出电压抬高至合适的电压，加至试验变压器4的低压侧，需要注意的是，励磁变压器2的变比选择要合适，尽量使三相变频电源1输出电压接近额定输出电压，使得三相变频电源1的利用效率最佳。励磁变压器2额定频率为50～300hz，既可满足单相局部放电试验或谐振耐压试验，也可满足变压器空载试验及三相局部放电试验。励磁变压器2可以采用油浸铁壳式；励磁变压器2的高、低压绕组及铁芯间均设置有静电屏蔽层，同时起到隔离变压器的作用。励磁变压器2上部设油枕并安装有可人工操作的压力释放阀；在变压器油枕上可以安装油位指示器，油位指示器考虑防撞，并设温度标识及红色浮漂。励磁变压器2的组件如套管、阀门和储油柜等的结构及布置位置，不妨碍吊装、运输及运输中的紧固定位，同时与试验变压器4的高压、低压套管有足够的电气安全距离，在使用时不产生局部放电和电晕放电。

本发明实施例中补偿电抗器3在变压器局放试验中的作用是补偿试验变压器4低压侧入口的电容电流。补偿电抗器3采用铜导线绕组，油浸自冷式并采用环氧树脂绝缘筒外壳，具有足够的电气、机械强度、必要的散热能力以及油热胀冷缩的裕度。此外，补偿电抗器3配置有车载防涡流底座，现场试验时无需卸车，可在车上使用。补偿电抗器3还包括有多个抽头，进行三相一体局放试验时，面对不同电压等级、不同电容量的三相一体主变压器，可灵活选择电抗器不同抽头，确保三相一体局放试验的现场适用性。

本发明提供的三相变压器长时感应电压试验装置，还包括有：电容分压器，电容分压器与试验变压器4连接，用于测量试验变压器4输出电压的峰值、有效值、频率、波形畸变率和波形。电容分压器可以配置三台，通过单片机逐点交流采样，用于测量加压电压值，分压器配置hv型智能峰值电压表，方便送检，可显示峰值、有效值、频率、波形畸变率和波形等参数。需要注意的是，本发明实施例中提供的电容分压器局部放电量不大于10pc。其结构具体为：c1为环氧筒外壳油纸绝缘结构电容器；c2选用温度系数、频率系数和c1相同的材料。高、低压臂的电容采用相同的材料，温度系数小，角位移小，20～300hz范围内分压比不变。

本发明实施例中提供的多通道局部放电测量系统5具备多个输入通道，能够实现多组局部放电信号的检测及显示。其中，多通道局部放电测量系统5具体为多通道数字式局部放电测量系统，包括主机、局部放电检测模块、校准脉冲发生器。其采样精度高、检测灵敏度高、非线性误差小、测量频带宽且具有滤波关闭功能。其突出特点是可输入检测多组检测信号，并在同一屏幕显示，通过同时显示比较三相一体主变不同相局放信号，在同一频域记录三相局放信号间的影响，可作为判断局放信号的参考，并考核了主变相间局部放电情况，更接近主变真实运行工况，能够进一步扩宽现有单相局放测量的适用性。

需要注意的是，在进行局部放电测试前，应确保试验变压器组装完毕，在真空注油后应静止48小时(220kv电压等级)或72小时(500kv电压等级)以上；试验变压器的高、低压侧及中性点所有一次线与外部连接线拆除，对侧接地，高压对侧引线拉开3m，低压保证20cm，套管ct二次侧应短路接地。此外，变压器的现场常规试验项目，如绝缘电阻、吸收比(极化指数)、介质损耗因数(tanδ)、直流电阻、电压比、绝缘油试验等应已完成，且试验结果应符合有关标准的要求。

为了便于理解，以下将介绍本发明实施例提供的三相变压器长时感应电压试验装置进行试验的具体步骤。具体步骤如下：

1、按照试验接线图将试验设备连接并检查完毕，试验变压器高压套管和中压套管戴上均压帽，中性点接地。检查加压回路接线、核算电容分压器的变比及补偿电抗器的补偿度。其中，试验接线图具体可以参阅图3，图3为本发明实施例提供的三相变压器长时感应电压试验装置的试验接线图。

2、接上阻抗并进行方波校正；具体方法是分别在高、中压处分别注入一定放电量的方波，并在局放仪中分别观察在高、中压侧的响应，得出指示系统与放电量的定量关系，求得换算系数。

3、启动三相变频电源，在未接入试验变压器的情况下，进行试升压，确保测试系统准确。

4、接入试验变压器，按照计算好的试验电压值零起升压，并密切注意电抗器电流及试验变压器电流，核实补偿效果，确保补偿足够；按加压程序进行加压，随时观察测量结果，并定时记录。

5、试验过程中，通过多通道局部放电测量系统密切观察变压器局部放电波形，并按照加压程序逐项完成试验。

本发明通过采用可三相四线输出使用的三相变频电源，用于同时进行三相一体变压器三相的局部放电试验，并且相应的采用了多通道局部放电测量系统与三相变频电源进行配合，能够同时对三相一体变压器的三相进行变压器三相长时感应电压的试验，仅需一次接线，试验效率高，免却了多次对变压器进行单相试验的繁琐步骤，同时由于对变压器的三相同时进行长时感应电压的试验，还能够获取到三相之间的局部放电情况，即不仅考核了绕组上的局部放电影响，还能考核主变相间局部放电情况，更接近主变真实运行工况，为验证变压器在正常运行条件下有无局部放电提供重要的参考作用，解决了现有技术中进行三相一体变压器的长时感应电压的试验的方法需要对变压器逐相进行试验，且无法获得变压器的相间的局部放电的技术问题。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。