变频串联谐振在变压器交流耐压试验中的应用(期刊.10.30)

1、变频串联谐振在变压器交流耐压试验中的应用林梅芬1许晶2（1福建水利电力职业技术学院，福建永安3660002绍兴电力局浙江绍兴312000）摘要：通过利用变频串联谐振对几个大中型变压器进行交流耐压试验实例将其与常规的交流 耐压试验方法在各个不同方面进行比较，得出变频串联谐振耐压试验技术可以完成常规试验变压器不能解决的试验，具有所需电源容量小、试验设备体积小、不会对试验品造成损伤等 显著优点。关键词：变频；串联谐振；大中型变压器；耐压试验；容量中图分类号：TM406文献标志码：A1引言在电力系统交接预防性试验中，交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度的 最严格、最有效和最直接的试验方法之一，它对判断电

2、力设备能否继续运行具有 决定性的意义，也是保证设备绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段 。交流 耐压试验虽对发现绝缘缺陷有效，但受试验条件限制,要进行35kV及8000kVA以 上变压器耐压试验，由于电容电流较大，要求高电压试验变压器的额定电流须在 100mA以上，目前这样的高电压试验变压器及调压器尚不够普遍2，经常是试验电压达到要求了，试验电流又不能满足要求，且试验变压器容量要求非常大，试 验设备笨重，不便搬运，给现场试验带来了困难。如果能创造条件对高电压、大 容量电力变压器进行交流耐压试验，对保证变压器安全运行是有很大意义的2。本文介绍的变频串联谐振法即可实现利用电压及容量小得多的设备产生

3、所需的 试验电压，满足试验要求2原理在图1所示的串联谐振基本原理图中，串联回路电流:对于串联回路，流过各元件的电流大小相等。当七时，回路即处于串联谐振状态，此时的频率称为谐振频率流过整个串联回路的电流弋最大3U c maxCRCR，Q称为谐11收稿日期：2009-10-01 ,修回日期:2009-10-30作者简介：林梅芬（1975-），女，讲师，工程硕士，从事电力系统的教学、研究工作Email:lmf2835 Tel :1振回路的品质因数，贝U Umax二QU 般回路中的R比较小，使得回路的品质因 数Q很大。在大多数正常情况下，Q值可达50左右。图1串联谐振基本原

4、理图Fig.1 Basic principl diagram of series resonance根据调节方式的不同，串联谐振装置分为工频串联谐振装置（带可调电抗器， 或带固定电抗器和调谐用电容器组，工作频率 50HZ）和变频串联谐振装置（带固 定电抗器，工作频率一般10Hz300Hz）两大类。本文采用变频串联谐振装置，其原理图如图2所示，装置组成为：变频电源； 励磁变；高压电抗器（I组：每台额定电压55kV、额定电流1A、额定电感量200H, 共4台；U组：每台额定电压60kV、额定电流2.5A、额定电感量120H,共4台）; 测量用分压器（电容量为1000pF）;高压补偿电容器若干等。图

5、中 G即为被试品 电容。变频电源1 励磁变 电抗器接地图2变频串联谐振成套试验装置原理图Fig.2 Diagram of experime nts equipme nt using Series Resonance with variati onal freque ncy3应用实例下面是根据浙江某电力局现有设备对变压器进行交流耐压试验的实例。（1）一台220kV、180MVA勺大型电力变压器，型号为 SFS9-180000/220，出 厂编号为002190,接线组别为YN yn0d11,额定电压为220/117/37kV ，广 州维奥伊林变压器厂2003年出厂（表中简称变压器1），其交接试验的

6、绝缘 试验数据如下表1:表1变压器1交接试验绝缘试验数据Tab.1 Data of tran sformer 1 AC voltage withsta nd test while hand over被试绕组R15S/M QR60S/M QR600S/M Q吸收比极化指数I /卩Atg 8 /%Cx/pF220kV950013500245001.421.8112.50V63008700145001.381.6715.00.1472356935kV800010750206001.341.923.20.17825359铁芯/10500/夹件/10000/根据GB50150-

7、91,该变压器220kV绕组中性点出厂耐压为200kV,交接试验 电压为170kV; 110kV绕组中性点出厂耐压为 95kV，交接试验电压为81kV; 35kV 绕组出厂耐压为85kV,交接试验电压为72kV。该电力局现有最大试验变压器为：额定容量50kVA额定电压100kV，额定电流0.5A。若用常规试验变压器法进行交流耐压试验，根据被试变压器绝缘试 验数据中的电容量数据可知： 对220kV绕组中性点进行交流耐压：试验电压为170kV,大于试验变压器100kV的额定电压，不能满足试验 的要求；试验时高压侧电流 Ic 能=3 CUh 314 X 13694X 10-12 X 170 X 10

8、3 = 0.73A,大于试验变压器0.5A的额定电流，不能满足试验的要求； 对110kV绕组中性点进行交流耐压：试验电压为81kV,小于试验变压器100kV的额定电压，能满足试验的要 求；试验时高压侧电流 I c中压=3 CU314X 23569X 10-12 X 81 X 103 = 0.60A，大于试验变压器0.5A的额定电流，不能满足试验的要求； 对35kV绕组进行交流耐压：试验电压为72kV,小于试验变压器100kV的额定电压，能满足试验的要 求；试验时电流 Ic 低压=3 CUh 314X 25359 X 10-12 X 72X10 0.57A，大于试 验变压器0.5A的额定电流，不

9、能满足试验的要求。由此可见，该变压器高、中、低压三侧都无法用现有常规的试验变压器进行 交流耐压试验。下面用变频串联谐振的方法对变压器进行交流耐压试验。（为使谐振频率接近工频，试验中将其控制在 45Hz65Hz范围内）对220kV绕组，由fo =，必须满足45 2 二.LC65，即 45 1/ 2兀Jl 13694十1000）0*2 65，计算可得408HL 0.510kV2411030v 1000.227 v 0.5由上可知，试验变压器的额定电压均能满足要求， 但额定电流不能全部满足 要求。该变压器仍无法用现有常规的试验变压器进行交流耐压试验。下面仍采用串联谐振的方法进行变压器交流耐压试验。（

10、将“我们”二字改为了“下面”）同理进行分析计算，电抗器组合方式如下：被试绕组分别为110 kV、35kV、10kV,对应的电抗器接法分别为I组 2台 串联、I组2并2串联、I组2台串联，对应的额定电流分别 1A、2A、1A,额 定电压均为110 kV。合理选择电抗器后按图2接线，实测数据如下表5:表5变压器2采用变频串联谐振方法实测数据Tab.5 Data of transformers 2 test via seriesresonance with variational frequency被试绕组Cx/pF试验电压/kV补偿电容I l/Af o/Hz110kV1962081V110/0.5

11、10 vl52.135kV3002072V110/0.805 v259.610kV2411030V110/0.180 vl47.3所测数据均满足试验要求。试验中，通过励磁变压器将变频电源的输出电压升到合适的电压值 U来激发 整个试验回路，调节变频电源的输出频率，使回路中的高压电抗器电感 L和电 容发生串联谐振，此时变频电源的输出频率即为谐振频率，试品电容 CX上所加 的电压就等于谐振电压 QU由串联谐振原理可知， 该试验方法利用高压电抗器和电容谐振产生高电压和 大电流， 在整个系统中，电源只需提供系统中有功消耗的部分， 试验所需的电源 功率只有试验容量的1/Q,所需电源容量大大减小，试验设备的

12、体积和重量也大 大减小；在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电 流迅速下降为正常试验电流的1/Q,因此该方法既能有效地找到绝缘弱点，又不 存在大的短路电流烧伤故障点的隐患；试品发生击穿时，因失去谐振条件， 高电 压也立即消失，电弧即刻熄灭， 不会出现任何恢复过电压； 回路参数是按接近工 频匹配的，所以此方法对高次谐波有明显的抑制作用 5 。4 结语a. 采用变频串联谐振 耐压试验技术可以完成常规试验变压器不能解决的试 验。b. 变频串联谐振方法的试验容量大大减小，设备重量和体积也大大减小， 更适用于现场试验。c. 变频串联谐振的原理决定了此方法具有能防止大的短路电流烧伤

13、故障 点、不会出现任何恢复过电压还能抑制高次谐波的显著优点。d. 由于变频串联谐振装置的试验频率随不同电容量的被试品而变化，所以 其使用范围受到一定限制 4 。作者简介：林梅芬（ 1975-），女，讲师，工程硕士，从事电力系统的教学、 研究工作。 Email:lmf2835 电话： 0598-386999 1 。许晶（ 1 977- ），女， 工程师，绍兴电力局从事高压试验工作 Email:suglass 。参考文献： 1 张仁豫, 陈昌渔, 王昌长. 高电压试验技术 M.2. 北京: 清华大学出版社 , 2003.2 张占，陈家强，娄东升，等 . 浅评电力变压器的预防性试验 J. 电气试 验

14、， 2009， 01：14-173 蔡元宇，朱晓萍，霍龙 .电路及磁路 M.3. 北京：高等教育出版社 ,2008.4 中华人民共和国电力行业标准编写组.DL/T 474.1DL/T474.5-2006现场 绝缘试验实施导则 S. 北京：中国电力出版社， 2006.5要焕年，曹梅月 . 电力系统谐振接地 M. 北京：中国电力出版社 ,2000.Application of Series Resonance withVariational Frequency in AC Voltage Withstand TestLIN Meifen 1 XU Jing 2( 1.Fujian Water Co

15、nservancy and Power Professional Technical College,Yong，an 366000 ，China ；2.Shaoxing Electric Power Bureau, Shaoxing 312000,China )Abstract: Through the comparison data of several large and mediumcapacity transformer AC voltage withstand tests via Series Resonance with variational frequency and the

16、traditional method. The drawn series-resonant can solve some problems that tranditional technique can not.This test device requres lower power supply , smaller dimension. In addition, it will not damage the tested transformer.Key words: frequency ； Series resonance ； large and medium -capacity transformer ； pressure test ；capacityAuthor introduction:Meifen Lin(1975-),female,lecture from Fujian Water Conservancy and Power Professional Tech