论文摘要
随着电力工业的迅猛发展,提高输变电设备运行的可靠性已是大势所趋。为了保证变压器能够优质、可靠的输送、分配电力,我国制订了一系列变压器和变压器试验标准,负载试验就是其中一项重要的例行试验,其测量的主要内容为被试变压器的阻抗电压和负载损耗：阻抗电压是变压器并列运行需要考虑的基本条件之一,该值直接影响着网络电压的波动和变压器的短路电流及机械应力；负载损耗通过产生的热量影响变压器的温升,同时还通过与变压器效率的关系影响变压器的经济运行。负载试验的常规试验方法是在额定频率下,将近似正弦波的电流施加在一侧绕组上,另一侧绕组短路,当施加电流达到相应绕组的额定电流时测量阻抗电压和负载损耗。然而在实际生产中,对于容量有限的变压器修（制）造厂而言,如果按照被试品的额定电流进行试验,所需试验电源的容量较难满足要求,有些负载试验甚至只能在10%额定电流下进行,达不到国家标准；虽然一些厂家采用了效果较为明显的电容器补偿法来弥补电源容量的不足,但由于减小的电源容量都转嫁给了电容器承担,每次试验都需要多台沉重而庞大的电容器同时投入,不仅占地面积大,而且运输、搬运、接线都很不方便,同时增大了测量和计算的误差。鉴于上述问题,论文对变压器负载试验技术进行了研究,以减小电源容量限制并压缩中间设备体积、重量为出发点,进行了如下工作：1.提出倍频电源环境中的变压器负载试验思想,利用容性、感性元件电抗的频变特性,通过调整电源频率来改变试验系统环境,使试验电源不大即可达到国标对试验条件的要求,同时可将补偿电容器的容量压缩为常规试验所需容量的1/n2（n为试验电源频率／基频）。2.将EMTDC仿真分析与三倍频现场负载试验相结合,从理论与实际两方面考量变压器倍频负载试验的客观性与可行性。首先将变压器统一磁路等值电路模型引入变压器倍频负载试验理论分析,结合常规负载试验中的单相加压、降低试验电流等方法,通过电磁暂态仿真环境EMTDC对变压器倍频负载试验原理及改进效果进行验证与预估；然后选取在工业领域应用较广的铁磁型三倍频发生器作为试验电源,对变压器倍频负载试验进行现场验证。铁磁型三倍频发生器具有容量大、工作稳定的特点,其正弦形状的输出波形也是变压器负载试验的客观要求,论文选用武汉恒新国仪科技有限公司SBF型三倍频电源发生器,在其构建的电源环境中实现了现场三倍频负载试验,并利用可准确实时测量1-50次谐波的日置公司3196电力测量分析仪得到了80kVA和200kVA被试变压器的现场实测数据,将现场测量结果与模拟仿真分析相互比对、修正,验证变压器倍频负载试验方案的可操作性。3.通过对试验数据的筛选、分析、拟合,并结合负载试验等值电路,推导出一系列关于变压器倍频负载试验的参数计算与转换公式。首先以常规负载试验原理为基础,选取具有代表性的普通双绕组变压器感应漏电势、绕组涡流损耗、油箱杂散损耗为分析对象,归纳出变压器负载试验测量项目——阻抗电压、负载损耗与电源频率问的关系,推导出一整套倍频电源环境下的负载试验参数计算公式,继而在三倍频范围内,将公式计算出的理论值与现场三倍频测量值进行对比,校验倍频计算公式精度；然后以三倍频和基频现场试验测量值为基础,推导出将倍频电源作用下的负载试验参数换算为额定频率、额定电流、标准温度条件下的标准参数的计算方法,将三倍频实测值按此方法换算为基频计算值,并与变压器铭牌参数进行了误差对比：80kVA被试变的阻抗电压和负载损耗相对误差分别为-0.533和-2.51；200kVA被试变的阻抗电压和负载损耗相对误差分别为-0.659和-4.5,结果均符合国标精度要求。论文提出的变压器倍频负载试验方法,通过了理论验证及现场试验考量,推导出的一系列配套计算公式达到了精度要求。这种试验方案可在降低电源容量的同时,减少对中间设备的限制,试验场地不大就可满足要求,同时便于试验接线和监护,论文也从试验人力成本角度对倍频试验与常规试验进行了经济对比分析,表明倍频试验方法在提高试验厂家经济效益方面具有显著优势,可作为变压器常规负载试验的一种延伸和发展,具有很好的科学意义和推广价值。
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