高压变压器预防性升流试验方法及试验装置与流程

本发明涉及变压器检测，尤其涉及一种高压变压器预防性升流试验方法及试验装置。

背景技术：

1、在变电站建设过程中，主变压器是变电站的心脏，在变电站中处于非常重要的地位。主变压器的造价昂贵，交换功率巨大，它的不正常运行将对系统带来严重影响。如何保证主变压器正常运行和对各种异常、故障状态的正确反映显得尤为重要，这对继电保护系统提出了更高的要求。主变压器继电保护系统主要由测量部分、逻辑运算部分和执行部分组成，逻辑部分和执行部分可以通过功能试验和传动试验来验证其正确性和完整性。现今继电保护装置都是通过对电流互感器(ct)与电压互感器(pt)所传递的二次电流、电压进行采样、检测，当故障发生时经逻辑分析后保护动作出口跳闸。因此，无论大修技改、扩建还是新投产的工程，对二次交流电流、电压回路的校验都是非常重要的一环。对变压器保护而言，变压器ct二次回路。其接线复杂，涉及到变比、接线组别和接入方式等问题，“通流、升压”是校验过程中必不可少的步骤。一次通流就是通过恒流源将电流加到一次设备上模拟实际运行情况，这样一次电流通过ct感应成二次电流再送到各个保护、测控与计量装置，对二次电流进行测量，验证ct二次回路的正确性和完整性。一次通流甚至连一次电流所流经的高压开关、刀闸、地刀的导通性都可以检查，所以一次通流是工程施工校验中不可或缺的一个环节。建设中的变电站通常采用临时用电，通电电压和变压器容量都受限，给投运前升流试验带来困难，需要提供解决方案，降低试验难度和成本，提高检测效率。

2、公开号为cn115656886a的中国发明专利公开了一种变压器升流试验方法，其根据变压器等值电路为感性的特点，运用串并联电容谐振升流升压方法，使用较小的电源容量(380v/25a)，可使500kv/750mva变压器中压侧绕组获得较大的三相试验容量(3.1kv/160a)，试验容量超过800kva。总结来说，该技术方案采用“先并后串测试方法”，存在如下问题：

3、1)变压器绕组需要流过大电流，对应的互感器才能检测到，但是检测电流需要调整到一定方位，先并后串的方法，变压器绕组电流既和并联电容大小相关，也和串联电容大小相关。导致电容参数配置困难，并且给定变压器绕组参数存在一点偏差，配置的电容需要一定的变化空间，相互关联的电容，导致参数整定，调整困难。

4、2)串联电容补偿变压器绕组阻抗，在常规电源电压下，电容需要承受高电压，一般能超过6000v，通常电力电容的耐压在450v左右，需要通过多个电容串联均压解决，先并后串方式，两组电容均要承受高电压，电容配置困难。

5、因此，上述技术问题无法忽略，亟待解决。

技术实现思路

1、发明目的：提出一种高压变压器预防性升流试验方法及试验装置，以解决现有技术存在的上述问题。

2、第一方面，提出一种高压变压器预防性升流试验方法，步骤如下：

3、s1、提供大电流：根据目标电流及变压器阻抗确定需要串联补偿的电容大小；根据单个电容耐压水平确定需要串联均压的电容个数；确定串联补偿的电容组合方式；

4、s2、降低电源容量：根据步骤s1串联补偿后的电路功率因数，确定并联全补偿电容大小；确定并联补偿电容的组合方式；

5、s3、试验检测：根据步骤s1所述串联补偿的电容组合方式和步骤s2所述并联补偿电容的组合方式，构建形成串并联补偿电路，对所述串并联补偿电路进行试验检测。

6、在第一方面进一步的实施例中，步骤s1所述根据目标电流及变压器阻抗确定需要串联补偿的电容大小，包括：

7、将变压器一侧短接，在另一侧绕组施加常规电源，根据电流限值的要求，基于变压器绕组阻抗，预估串联超级电容所需的容量。

8、在第一方面进一步的实施例中，所述预估串联超级电容所需的容量进一步包括：

9、根据高压电流互感器变比和二次侧最小电流要求，计算获得一次侧电流il，变压器绕组阻抗参数为rt+jxt，其中rt为变压器电阻，xt为变压器电抗；

10、串联电容补偿电抗，设需要串联补偿的电容容量为c1，则补偿后变压器阻抗为

11、施加电源为常规电压源us，根据一次侧最小电流要求，预估串联超级电容所需的容量

12、在第一方面进一步的实施例中，所述根据单个电容耐压水平确定需要串联均压的电容个数，包括：

13、根据预估的一次系统电流及计算获得的补偿电容容抗，计算补偿电容需要承受的最大耐压umax；

14、根据单个标准电容能够承受的耐压usingle，计算需要串联的电容器最小数量预留预定裕度并取整为k1；

15、计算串联单组电容器的数值，设每个标准电容数值为csingle，k1个标准电容串联数值为总补偿电容容量c1，计算需要并联的电容器组数

16、在第一方面进一步的实施例中，根据步骤s1串联补偿后的电路功率因数，确定并联全补偿电容大小，进一步包括：

17、单个电容容量固定，根据并联补偿的总容量，确定需要并联的电容组数；

18、检测电源为常规电压源，并联补偿电容，满足耐压要求，检测电源的最小容量由并联补偿后的电流确定，全补偿条件下，由变压器有功消耗确定。

19、在第一方面进一步的实施例中，根据串联补偿后绕组阻抗，以及设定的功率因数确定所需补偿的并联电容，设并联补偿前阻抗为计算并联补偿电容

20、在第一方面进一步的实施例中，单个电容容量固定，即单个电容容量为csingle，则需要并联的组数为

21、在第一方面进一步的实施例中，由于并联补偿为全补偿，即抵消绕组所有感抗，则变压器阻抗等于其电阻rt，则检测电源最小容量为s＝i12rt。

22、本发明的第二个方面，提出一种高压变压器预防性升流试验装置，该试验装置包括采集模块、保护模块、电源模块三部分。

23、采集模块用于采集检测电源、串联补偿电容、并联补偿电容的端电流和端电压；所述串联补偿电容、并联补偿电容的组合方式如第一方面所公开。

24、保护模块包括串联补偿电容器保护单元、并联补偿电容器过流保护单元、电源系统过流保护单元；其中，所述串联补偿电容器保护单元设三相三段式过流保护、一段过压保护，所述三相三段式过流保护和一段过压保护均跳开试验电源接触器和试验时使用的主变断路器，断开试验电源的同时破坏试验状态。

25、所述并联补偿电容器过流保护单元用于为并联补偿电容提供过流保护；

26、所述电源系统过流保护单元用于在试验回路出现故障或主变回路断开时，跳开试验电源接触器和试验时使用的主变断路器，断开试验电源的同时破坏试验状态。

27、电源模块采用隔离变输出，所述电源模块一方面做系统电容的放电保护，另一方面也起到阻尼振荡的作用；电源模块通过三相调压器进行电压调节，通过控制试验电压达到线性调节试验电流的目的。

28、本发明的第三个方面，提出如第二方面所述的高压变压器预防性升流试验装置在对大型变压器进行三相升流场景下的应用，在该应用场景下，可以实现常规低压小容量电源，完成超高压、特高压变压器投运前电流回路的预防性升流试验。

29、具体来说，高压变压器预防性升流试验装置可以用在全站通流(变压器短路试验)、中压场通流试验、高压场通流试验、低压场通流试验上。

30、在应用在全站通流(变压器短路试验)时，大型电力变压器一次通流新型试验装置在110kv间隔处三相加压升流，220kv间隔处三相接地短路，实现全站通流。

31、利用全站通流的同时，可站用电和调压器在不同位置的pt二次侧加电压，而本通流装置是同相站用电的，可以实现变压器差动保护、母线/间隔通流、母差保护、线路保护试验，绘制六角向量图，在保护屏上读取电流、电压幅值相位及差流，检查向量的正确性。

32、利用该高压变压器预防性升流试验装置进行中压场通流试验时，利用全站通流时，110kv通流回路电压也会上升，相电压最大可升压至1300v，可以实现110kv的母线/间隔通流、母差保护、线路保护试验，在保护屏上读取电流、电压幅值相位及差流，检查向量的正确性。

33、利用该高压变压器预防性升流试验装置进行高压场通流试验时，可以将该装置与短路点互换，变压器高压侧通流，中压侧接地短路利用全站通流时，220kv通流回路电压也会上升，相电压最大可升压至1300v，可以实现220kv的母线/间隔通流、母差保护、线路保护试验，在保护屏上读取电流、电压幅值相位及差流，检查向量的正确性。

34、利用该高压变压器预防性升流试验装置进行低压场通流试验时，在保护屏上读取电流、电压幅值相位及差流，检查向量的正确性。

35、有益效果：本发明通过串联电容补偿高压变压器绕组感抗，降低总阻抗，实现低压检测电源获取高压变压器绕组流过大电流；通过并联电容器，提高串联补偿后电路的功率因数，减少检测电源的电流和容量，降低了检测电源的电压和容量要求，提高了变压器投运前检测试验的效率。