变压器现场绕组低频加热技术及装置研制

《变压器现场绕组低频加热技术及装置研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、技术应用lJ一∞工c、，乏。、，。z。变压器负载损耗产生的热量加热变压器绝缘。采用短路法对变压器加热不需要附加保温材料和磁化线圈，并且由于热量从绕组直接产生，绝缘处理过程中．干燥效果要优于普通的热油循环法。该方法多用于带油变压器，通过变压器油的循环．使变压器内部主要是线圈各部分温度分布更为均匀。但采用短路法加热时，对设备电压、电流、容量要求高，变电站现有常规站用电源难于满足要求，实际应用中存在的Ol0203O4O50工作频率／Hz主要问题如下：图1短路法施压端电压、电源容量与频率关系图(1)短路法

2、加热时要求加热功率可调，通常配备O4调压器改变施压侧电压进行调节。降低，所需无功大幅下降，在保证加热能力不变的前(2)短路法加热时施加的电压较高(达到几十千提下，减低频率可有效提高电源功率因数，提高电源伏)，需要配备中间变压器升高电压。利用率，短路法电源功率因数与频率关系如图2所示。触～(3)短路法加热时，变压器除消耗有功功率外，还会消耗大量的无功功率。需配备补偿电容器进行补偿。1_2低频条件下短路加热法工频下短路加热时，变压器线圈除自身电阻性外，由于漏磁通的影响，同时存在一定的电感l生。绕组感性

3、导致额定电流条件下变压器施压端所需电压升高，并产生大量的无功损耗。短路法的热源主要为绕组铜耗，决定铜耗的主要因素为绕组的电阻和流过绕组的电流，与绕组电感无关。感抗与频率成正比，如在图2短路法电源功率因数与频率关系图低频条件下进行加热处理，感抗降低，可大幅度减小试验电压，降低无功容量需求，弥补短路法的不足。根据表2不同频率条件下采用短路法对变压器本文实际研究中，以1台110kV变压器作为研究进行加热时对电源设备的需求可知，频率降低时电对象，理论分析及现场实测均采用此变压器，主要参源需求明显下降，如l

4、Hz条件下与工频条件下相比，数如表1所示。在保证加热能力不变的情况下，变压器施压端的电m∞鲫∞如0∞∞∞∞压及电源容量均降低96．7％，功率因数提高30倍。表1被试变压器主要参数vA卿谁聪掣名称参数表2不同频率下短路加热对电源设备的要求型号冷却方式空载电流，A空载损耗，kW负载损耗，kW综上所述．可以看出低频条件下进行短路加热阻抗电压，kV具有明显优势，在现有技术条件下，现场开展低频短变压器油重，t路加热处理，核心为研制大电流、可长时间稳定运行以此变压器为例，对不同频率条件下短路加热的低频加热装置

5、。所需的施压端电压和电源容量进行了计算．计算结果如图l所示。2加热装置方案设计加热处理过程中，变压器施压端电压及电源容量与频率关系明显，降低加热处理时的工作频率，可有2．1NPC_--电平电路及加热原理效减小变压器高压端所需施加的电压，降低对电源容低频短路法进行设备加热时，需要加热装置频量的要求。同时计算发现，低频条件下绕组电感影响率可调、电压可调，同时保证现场作业对加热容量的91需求，不能直接使用现有的三相交流电源，需要设计专门的低频加热装置。本文在加热装置设计中采用多电平电路，电平数指输出电压

6、波形中．从正的最大值到负的最大值之间所包含的阶梯数。三电平电路任何时刻处于关断状态的开关器件所承受的压降为母线电压的1／2．可以使用低耐压器件实现高压大功率输出，较两电平电路更适合于高压大容量场合。并且三电平电路的图4NPC--电平逆变器电路原理图开关元件一次动作的du／dt通常只有传统两电平电路的1／2，开关元件所承受的开关应力也相应降低。通过控制开关的开断，可控制输出电路电压，变基于上述原因，在加热装置设计中选用三电平电路。换器与各开关状态的关系如表3所示。常用三电平拓扑结构中，飞跨电容型电路

7、虽然开表3变换器输出与各开关状态的关系关状态的选择较为灵活，但其每相桥臂都需要一个嵌位电容，直流侧还需要两个分压电容，电容体积大、成本高、封装难、经济性差，并且控制方法复杂，实现困难；级联型电路不存在直流侧电容分压不均问题，但均压问题的消除以增加整流器个数为代价，直流侧所需独立电源增加，整流电路增加也会导致一系列问题结合表3及三相的对称性可知，其余两相也分别[71有3种开关状态，NPc三电平逆变器总共有33种开关。基于经济f生与可行l生等方面考虑，选用三电平中点钳位电路(NPC)作为加热电源主电路

8、，根据温度的需状态；当开关管T的状态为ON时，开关管T3的状态必要来调节加热电源的输出电压幅值和频率。为OFF；当开关管T，的状态为OFF时，开关管T3的状NPC~2电平电路可以看作三个输出电压相位互差态必为ON。开关管T。的状态与开关管T，的状态互为120。的单相三电平电路的组合，在分析其模型时，以单互补，同理开关管T2的状态与开关管T4的状态也互相三电平电路来分析，加热装置一相拓扑如图3所示。为互补。3三电平电路建模研究及加热能力分析3．1变频加热装置的数学模型加热装置采用三角