一種充氣式串級變壓器升壓裝置的研制

李杰++王天中++王欣偉++閆思超

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.056

摘 要：在電力系統中，測量用高壓電壓互感器準確與否直接影響到電能量的計量與電費結算，而常規的電壓互感器現場校驗方法需要的設備笨重不便，不利于現場校驗，通過電壓互感器現場校驗車能夠實現現場校驗集中控制、靈活作業，該文針對1 000 kV電壓互感器現場校驗車提出一套專用的充氣式串級升壓變壓器裝置研制方案，用于電壓互感器現場校驗的升壓操作。經過對升壓設備各部分的技術參數分析及現場升壓測試，實現了設計的預期目標，驗證了該方案的合理性。

關鍵詞：現場校驗 串級升壓變壓器 補償電抗器

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0056-03

測量用高壓電壓互感器是電力系統中實現電能計量的關鍵設備之一，其計量準確與否直接影響到電能量的計量與電費結算。電壓互感器的現場校驗，是在設備停電的情況下，在安裝地點接入標準互感器和升壓設備，通三相電源或單相電源，用互感器校驗儀測出被校互感器的誤差。常規校驗方法需要的設備大且笨重，不利于現場校驗。電壓互感器現場校驗車將電壓互感器現場校驗裝置與專門設計并具備機械化裝備及輔助功能特種車輛的相互結合，實現了電力互感器現場校驗的機動化、集約化、智能化[1-3]。將互感器校驗的所有儀器設備集中于車輛內部，配合舉升平臺等機械裝備方便、靈活完成電力互感器的現場作業，通過計算機與集成控制軟件可以對校驗設備進行集中控制，可以實現互感器校驗的全自動操作。該文針對1 000 kV電壓互感器現場校驗車提出一套完整的專用充氣式串級升壓變壓器裝置研制方案，用于電壓互感器現場校驗的升壓操作。

1 充氣式串級變壓器升壓裝置簡介

1 000 kV電壓互感器現場校驗車的升壓設備采用串級變配合補償電抗器，實現在電壓互感器的現場校驗中升壓的功能。其中串級變壓器即串級升壓變壓器，由串級升壓變壓器上級、串級升壓變壓器下級兩部分組成。電抗器是常用于超高壓長距離輸電線路補償的設備，用于補償輸電線路對地電容所產生的充電功率，以抑制工頻過電壓[4]。

2 充氣式串級變壓器升壓裝置設計方案

1 000 kV電壓互感器現場校驗車專用充氣式串級變升壓裝置的原理示意圖如圖1所示。串級升壓變壓器裝置的技術參數如下：調壓器T1的容量為100 kVA，輸入電壓為380 V，額定輸出電壓范圍為0～650 V；隔離變壓器T2的容量為100 kV，輸入電壓范圍為0～650 V，額定的輸出電壓為5 kV，升壓變壓器下級為T3，上級為T4；串級式工頻帶補償繞組變壓器，變壓器分為上下兩級。下級變壓器額定工作頻率為50 Hz，工作制為5 min，溫升為85 K，高壓繞組部分額定電壓為305 kV，額定電流為1.34 A，中壓補償繞組額定電壓為10 kV，額定電流為40.87 A，低壓繞組部分額定電壓范圍為0～400 V，額定電流為250 A，累接繞組額定電壓為1 kV，累接輸入繞組額定電流為50 A，上級變壓器額定工作頻率為50 Hz，工作制為5 min，溫升為85 K，高壓繞組部分額定電壓為305 kV，額定電流為1.34 A，中壓補償繞組額定電壓為10 kV，額定電流為40.87 A，低壓繞組部分的額定電壓為1 kV，額定電流為50 A，絕緣介質為SF6氣體。

通過上級補償一個固定的補償電抗器，可以滿足在總負載為5 000 PF的電容量時，上級變壓器補償的固定電抗器可以恰好補償負載的電容量，從而使得累接繞組沒有無功量輸出；而當總負載大于5 000 PF時，上級變壓器補償的固定電抗器可以補償一部分的負載容量，從而使得累接繞組的無功容量減小，減小累接繞組的輸出電流。

在上級變壓器補償電抗器L2容量為P/2=293 kVar容量的電抗器時，當外部總負載為5 000 PF時，下級變壓器補償可調用電抗器的補償容量也為293 kVar，累接繞組無需傳遞無功而只需要輸出有功損耗。而當只使用下級變壓器補償時，下級變壓器補償用可調電抗器的補償容量將達到585.6 kVar，累接繞組需要傳遞無功損耗，其容量為有功損耗與無功損耗的矢量和，將遠大于上級補償固定電抗器的容量。當負載所接為最大總負載電容量7 000 PF時：

Icx（7000）=2πfcUn=2π×50×610×7000×10-9=1.34 A

Pmax=Icx（7000）×Un=817.4 kVar

在上級變壓器補償電抗器L2容量為P/2=293 kVar的電抗器時，當外部總負載為7 000 PF時，下級變壓器補償用可調電抗器的補償容量也為293 kVar，累接繞組傳遞無功為817.4/2-293=115.7 kVar，因此，累接繞組的總負載容量為115.7 kVar與有功損耗的矢量和。

3 充氣式串級變壓器升壓裝置升壓測試

充氣式串級升壓變裝置設計及使用圖如圖2、圖3所示。在運輸過程中，為運輸方便、安全考慮將串級升壓變上級置于舉升平臺的下部，而在使用時將串級升壓變上級通過舉升平臺上升至高臺并與系統控制調壓器、隔離變壓器、控制器相連，而串級升壓變壓器下級仍置于平臺上，并與補償用可調電抗器相接，置于平臺上與補償用可調電抗器相接的還包括高壓交流分壓器。系統控制調壓器、隔離變壓器與高壓交流分壓器共同組成了系統控制及測量用調壓器。

4 結語

針對常規高壓電壓電感器現場校驗設備大且笨重的不足，該文提出一套完整的充氣式串級升壓變升壓裝置的研制方案用于實現1 000 kV電壓互感器現場校驗車的升壓功能，通過升壓原理分析、技術相關數據計算及升壓測試，實現預期目標，驗證了該方案的可行性。

參考文獻

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