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变频串联谐振耐压装置在工程中的应用
2021-08-07

1并联电抗器的感应电压试验简介


由于并联电抗器在试验回路中以感性负载呈现,因此需要在试验回路中增加大量的容性负载来补偿无功,根据感应电压试验要求,试验的电压要达到1.8Ur/√3,由于并联电抗器在设计中间隙铁芯的伏安特性在铁磁材料饱和与非饱和状态下存在拐点,根据法拉第电磁感应原理,感应电动势为:

E=4.44fNφ  

式中.E——感应电动势

f——频率

N一绕组匝数

φ一磁通量

从上式可以看出,当感应电动势增加时,欲保持磁通密度不变,在匝数一定的情况下,就必须相应提高试验频率,因此并联电抗器感应电压试验时,试验电源的频率一般为150Hz~200Hz为宜。


串联谐振


 并联电抗器的感应电压试验在高电压下需要很大的无功功率,必须要有额定容量足够的电源,根据GB1094.3-2018《电力变压器第3部分:绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》中关于带有局部放电测量的感应电压试验(IVPD)的规定,试验电压施加于电抗器绕组两端,在不大于0.4×UI/√3的电压下接通电源,升高电压至0.4×UI/√3,进行背景局放量的测量,再升至1.2×UI/√3,保持至少1分钟以进行稳定的局放测量,然后升至测量电压1.58Ur/√3,保持至少5min以进行稳定的局放测量,再升至增强电压1.8 Ur/√3,保持时间按下述:

(1)当试验频率等于或小于2倍额定频率:Imin。

(2)当试验频率超过两倍额定电压频率时:120×额定频率/试验频率(s),不少于15s。

增强电压保持之后立刻不间断地将电压降至测量电压保持1h并进行局放量测量,完毕后,降低电压至1.2× UI/√3,保持1min并进行稳定的局放测量,然后降至0.4×UI/√3,再次进行背景局放量的测量,最后,将电压降至0.4×UI/√3的电压下,切断电源。

试验持续时间如图1所示。

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图1并联电抗器ACLD试验加压顺序


在施加试验电压的1h期间,每隔5min监测并记录放电量,高压侧放电量的连续水平不大于100pC,且过程中局放水平的增量不大于50pC。

2试验方案的确定与参数计算
根据前述的串联谐振原理和并联电抗器感应电压试验要求,以一台500kV并联电抗器为例,其参数见表1。

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设计一种新的并联电抗器感应电压试验回路,该方法采用一台特高压中间变压器,参数见表2,其低压端连接电容器组作为容抗补偿,试品作为感抗,供电电源使用变频电源,其通过励磁变一端连接中间变压器高压端中性点,另一端连接试品中性点,整个回路呈一个串联谐振回路,如图2所示。

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图2:试验接线原理图


试验前,为保证谐振条件,必须确定并联电抗器的感抗和补偿电容器组的容抗,然后根据确定的试品感抗和补偿容抗来调节变频电源的频率,以达到谐振状态:由于局放频率较高,一般试品及中间变的入口电容都需考虑,进行补偿计算时,试品及中间变的感性无功功率、容性无功功率及有功功率都应当考虑在内,进而对合成后的参数进行精确计算。

通过能量积分法计算得中间变入口电容3 501pF(高压侧),试品入口电容1 250pF,试品套管电容量544pF,中间变套管电容量,试品电感5.4505H,进而计算中间变及试品的有功损耗为300kW。

3试验方案计算
局放试验拟选定频率为200Hz,中间变变比K=6.5,励磁变变比K=11.11;中间变与试品在1.8倍额定电压下的有功损耗为300kW,具体计算过程见表3。

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4试验过程与结果
按照图2接线方式试验,利用多通道感应电压检测仪检测高压首端感应电压型号,加压顺序按图1要求,每隔5min记录一次试验结果,试验过程中变频电源输出电压、电流稳定,补偿电容组工作正常,试验结果如表4所示,满足技术协议感应电压量小于100pC的要求,表明该并联电抗器试验刻个,同时也验证了新的并联电抗器感应电压试验方法的可靠性。

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