采用电容补偿方法可解决空载试验电源容量不足问题 - 工程论文发表

采用电容补偿方法可解决空载试验电源容量不足问题 关键词:变压器;空载试验;试验电源;电容;补偿 1.前言 变压器空载试验就是在变压器任意一侧的绕组 (一般为低压绕组)施加正弦波形、额定频率的额定电压，而其它绕组开路的情况下，测量其空载电流和空载损耗的试验，是变压器的例行试验。空载试验的主要目的是:检验产品是否符合有关标准和技术条件要求;发现铁心磁路中的局部或整体缺陷;根据对感应耐压试验前后测量值的比较，判断绕组是否有匝间短路情况。可见，变压器空载试验在变压器生产和运行中是非常重要的。由于试验电源对试验结果的准确性有很大的影响，所以，试验电源性能的问题越来越引起业内人士的重视。笔者在分析的基础上，提出了在试验电源容量不足情况下依靠补偿来完成试验的方法。该方法已在实际应用中获得较好的效果。 2.空载试验的电源 变压器空载试验时，要求电源有较好的调压特性，电压最好能从接近零开始升压，这样便于及早发现问题和降低操作过电压。另外要求电源三相电压平衡，波形为正弦波形。 2.1空载试验电源的种类 2.1.1直接用电网系统作为电源由于电网系统的容量很大，所以其电压波形最好。但是网络电源直接接到试品上，试品要承受很高的操作过电压和很大的励磁涌流，具有一定的危险性，而且变压器空载合闸，其励磁涌流可达额定电流的几倍。对大容量变压器来说其数值很大，往往导致供电线路继电保护动作，影响电网供电。另外，网络电压一般很少刚好与试品额定电压相等，所测数据不易分析。 2.12同步发电机组做电源用同步电动机拖动同步发电机组成发电机组作为电源，其三相电压对称，频率稳定，调压迅速、准确，具有很好的调压特性。但同步发电机组受容量的限制，当非正弦空载电流通过发电机组时，由于空载电流电枢反应，使得发电机组输出的电压波形畸变。另外同步发电机组的安装调试复杂、造价较高，因此同步发电机组做试验电源往往只被大型变压器厂所采用: 2.1.3调压器做电源一般用外部电源通过调压器输出进行空载试验。试验基本上可以从零开始升压，有较好的调压特性，可以避免操作过电压，有故障也可以及早发现。但由于调压器直接接在工业电网上，可能存在电压不甚稳定和三相不甚平衡的问题，给试验造成一定的误差。调压器由于设备简单和具有以上的特点，它甚至可用于现场空载试验中，因此它在中小型变压器厂和检修单位中得到了广泛应用。 2.2试验电源的容量[1] 空载试验电源的容量由两个因素决定，一个是由变压器空载电流决定的电源容量，可以由下式计算:S。=0.01娜。(1)式中S〔)--一一一由空载电流算出的空载试验电源容量，kVA去一变压器的空载电流，%511一被试变压器额定容量，kVA决定空载试验电源容量的另一个因素是波形畸变要符合要求。标准要求空载试验时以平均值电压表(方均根值刻度)为准的读数U和以方均根值电压表的读数酬两块表的读数之差小于3%，并按下式对空载损耗几进行校正:I’0=双)，(l+d)(2)式中d:(U一酬)/U(d通常为负值)如果U与之差大于3%，则应按协议确认试验的有效性波形畸变要求得出的试验电源容量将比按式(U算出的容量大得多，也就是空载试验电源容量由波形畸变决定。根据经验，空载试验电源的容量取5段。，可以保证波形畸变满足要求。可见，为克服波形畸变影响，空载试验将要求有比较大的电源容量这对大型变压器来说，其空载试验电源将要求有很大的容量。然而变压器厂家，特别是检修单位，其试验电源的容量一般都较小，这将给试验增加难度，影响了试验结果的准确性。因数cos甲一般都很低，即空载电流是滞后于施加电压近900的以感性分量为主、阻性分量很小的电流。因此，在试验时如果能够提供一容性电流式来补偿空载电流10中的感性分量101，就可大幅降低试验电源的电流，从而大大降低空载试验电源容量。这可以通过加人电容补偿的方法来实现。加人电容补偿的空载试验接线图如图2，其中补偿电容加于中间变压器和被试变压器之间) 2.3补偿电容容量的确定 在试验电源容量较小情况下，为尽量减少波形畸变对试验结果的影响，补偿电容电流应接近于变压器空载时电感电流的分量。补偿电容容量可由下式确定。 3.采用补偿的空载试验 3.1空载电压波形发生畸变的原理[2] 当变压器任意一侧绕组上施加正弦波形的额定电压时，在变压器铁心中产生的磁通也为正弦波形，但由于铁心磁化曲线是非线性的，所以空载电流的波形也是非正弦的。空载电流波形产生畸变的原理. 由于非正弦波形空载电流的存在将造成空载试验电源输出电压波形的畸变，尤其是当电源输出电压较低或电源容量不足时，电压波形的畸变就更为严重，破坏正弦波形的波形因数。 4.应用实例 汕头电力修配厂在对一台由SF一31500/l1032加入补偿的试验电源容量非正弦空载电流是引起试验电源输出电压波形畸变的原因。另外由于工厂试验电源一般都较小，非正弦空载电流在电源中和试验元件上的阻性压降使电压波形非正弦;而变压器在电力系统中运行时，由于系统容量很大，非正弦空载电流的影响很小，其线端上的电压波形仍是正弦的。因此加大试验电源容量可降低空载电流对试验电源输出电压波形的影响程度一同样，降低电流也可减弱非正弦载电流对试验电源输出电压波形的影响，也就能以较小容量的试验电源输出很好的电压波形在空载试验时，变压器功率改造为SFZS一40000/110的变压器进行出厂空载试 验时，采用一台三相调压器做试验电源，其容量为180kVA。被试变压器空载损耗P0设计值为3Ikw，空载电流为0.3%。按式(1)估算，该调压器勉强够用，但考虑波形畸变则容量不够。在实际试验时，电压波形畸变非常厉害，平均值电压表读数和方均根电压表读数之差远远大于3%。显然，在这样的条件下所测得的试验数据是不能接受和毫无意义的。在这种情况下，采用电容补偿方法进行试验。按式(3)一式(5)算得应补偿电容量为115.84kvar。试验时选用3只BWF一11/甲百一一33.4单相电容器，组成Y联结，并接于中间变压器高压侧输出端。补偿后中间变压器高压侧的输出电流由原来的6.8A下降到2.OSA试验时所测得的数据见表1。从所测的数据可以发现，经过电容补偿后，方均根值电压与平均值电压相差已控制在3%之内，其电压波形已符合试验要求。根据所测数据，经式(2)校正换算得空载损耗P0为31.847kw;空载电流10为0.32%。可见，实际所测空载损耗和空载电流与设计值也比较接近，试验取得很好的结果。 5.结论 (1)由于波形畸变对变压器空载试验影响较大，所以在做变压器空载试验时要求有较大的试验电源容量。 (2)采用电容补偿方法可降低空载试验中中间变压器高压侧输出电流，从而降低对试验电源容量的要求，解决了空载试验电源容量不足问题。 参考文献: [l]保定天威保变电气有限公司.变压器试验技术工M〕.北京:机械工业出版社，2000. [2]杨治业• <A href="http://www.51lunwen.org/">http://www.51lunwen.org/</A> 变压器试验技术(16)[刀.变压器2000，37(3):28-29.