一種應(yīng)用于特高壓變壓器一次注流試驗(yàn)的校驗(yàn)裝置研究

朱玉林

摘? ?要：變壓器一次注流試驗(yàn)是檢驗(yàn)電流互感器二次回路、極性和變比的有效方法，普通變壓器可取施工電源作為試驗(yàn)電壓，但是對(duì)于特高壓變壓器，復(fù)雜的一次結(jié)構(gòu)加上電壓等級(jí)高、短路阻抗大、電流互感器變比大等特點(diǎn)，直接使用施工電源加壓得到的二次電流值太小，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量，達(dá)不到試驗(yàn)?zāi)康摹ａ槍?duì)此問(wèn)題研制了特高壓變壓器一次注流校驗(yàn)裝置，裝置除了能輸出滿足試驗(yàn)要求的電壓，還具備電流電壓監(jiān)測(cè)、過(guò)壓保護(hù)、功率因數(shù)分析等功能，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，使用該裝置能有效完成特高壓變壓器一次注流試驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：特高壓變壓器? 一次注流? 電流互感器? 校驗(yàn)裝置

作為特高壓變電站核心設(shè)備之一，特高壓主變壓器通常都被設(shè)計(jì)成單相自耦結(jié)構(gòu)，調(diào)壓補(bǔ)償變采用外置的方式，通過(guò)管路母線與主變壓器相連[1-3]，特殊的結(jié)構(gòu)使得變壓器電流回路尤為復(fù)雜，僅雙套差動(dòng)保護(hù)就配置了本體差動(dòng)、調(diào)壓變差動(dòng)、補(bǔ)償變差動(dòng)、零序差動(dòng)等[4]。為了驗(yàn)證變壓器各電流互感器二次電流回路、極性及變比的正確性，確保變壓器以更好的狀態(tài)進(jìn)入系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試單位通常會(huì)在系統(tǒng)調(diào)試前對(duì)變壓器進(jìn)行一次注流試驗(yàn)，試驗(yàn)方法與常規(guī)變電站類似，即在變壓器低壓側(cè)施加電壓，通過(guò)不同接地點(diǎn)的選擇，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器電流回路的核驗(yàn)，不同的是試驗(yàn)電壓選擇，普通變壓器直接用站內(nèi)施工電源作為試驗(yàn)電壓即可完成試驗(yàn)，特高壓變壓器電壓等級(jí)高、容量大、電流互感器變比大，如果直接使用施工電源，得到的二次電流太小，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量，達(dá)不到試驗(yàn)?zāi)康摹Ｊ艽擞绊懀馗邏鹤儔浩饕淮巫⒘髟囼?yàn)很難開展，電流互感器二次回路、極性和變比的正確性無(wú)法得到驗(yàn)證，直接進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試存在安全隱患。

針對(duì)現(xiàn)有特高壓變壓器一次注流試驗(yàn)存在的問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了一種校驗(yàn)裝置，該裝置不僅能提供穩(wěn)定可靠的輸出電壓，還配置了電壓電流監(jiān)測(cè)、功率分析、多檔位調(diào)壓、智能化電容補(bǔ)償、計(jì)算機(jī)控制等功能，切實(shí)有效滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)需求，提高試驗(yàn)效率。

1? 校驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)原理

特高壓變電站一次注流校驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)見圖1。

調(diào)壓器入口和出口加裝開關(guān)，入口開關(guān)控制外接電源通斷，出口開關(guān)與升壓變相連。試驗(yàn)時(shí)，取站內(nèi)施工電源為外接電源，被試品出線側(cè)短接接地，電容補(bǔ)償投入，調(diào)壓器調(diào)壓直到電流互感器二次值滿足準(zhǔn)確測(cè)量的要求。

電容器組的配置是考慮無(wú)功補(bǔ)償，由于變壓器阻抗以電抗為主，試驗(yàn)時(shí)，變壓器除了消耗有功功率外，還要消耗大量的無(wú)功功率，如果電壓直接經(jīng)升壓裝置加在變壓器低壓側(cè)，變壓器功率因數(shù)極低，站內(nèi)施工電源無(wú)法提供足夠大的容量，造成升壓裝置過(guò)載、電源跳閘。配置無(wú)功補(bǔ)償裝置，不僅可以提高輸入電壓利用率，還可以減小調(diào)壓器、升壓變的容量配置，降低成本，縮小體積，易于裝置后期的集成化。

2? 校驗(yàn)裝置智能化設(shè)計(jì)

特高壓變電站一次注流校驗(yàn)裝置的智能化設(shè)計(jì)主要包括兩部分：智能電容補(bǔ)償和可控多檔位投切升壓變。

2.1 智能電容補(bǔ)償裝置

單一的補(bǔ)償電容器組容量固定，為了使變壓器的功率因數(shù)達(dá)到目標(biāo)值，電容器投入量需要通過(guò)人工計(jì)算，不同工況投入量不同，計(jì)算過(guò)程繁瑣容易出錯(cuò)，而且電容器組的投切需要通過(guò)人工接線或拆線來(lái)完成，電容器可能殘存的電荷給試驗(yàn)人員帶來(lái)危險(xiǎn)。基于上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)了智能電容補(bǔ)償裝置，它包括計(jì)算機(jī)及控制軟件、信號(hào)采集及補(bǔ)償控制裝置、補(bǔ)償電容器投切開關(guān)、成套補(bǔ)償電容器組，裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。

智能補(bǔ)償裝置工作流程如圖3所示。

主電源合閘之前，調(diào)壓裝置處于零位，檢查調(diào)壓器有無(wú)電壓輸出，若仍舊有電壓輸出，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，若無(wú)電壓輸出，繼續(xù)下一步操作。調(diào)壓器輸出電壓檢查無(wú)誤后，開啟計(jì)算機(jī)，進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)置被校驗(yàn)設(shè)備相關(guān)銘牌參數(shù)、電流互感器變比、預(yù)升電流目標(biāo)值。參數(shù)設(shè)置并確認(rèn)后，計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)計(jì)算校驗(yàn)時(shí)需投入的補(bǔ)償電容器容量，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給信號(hào)采集及控制裝置，信號(hào)采集及控制裝置接受指令發(fā)出對(duì)應(yīng)投切開關(guān)合閘信號(hào)，相應(yīng)的投切開關(guān)合閘，將補(bǔ)償電容器組投入補(bǔ)償。

電容補(bǔ)償完畢后，主電源合閘送電，為核驗(yàn)投入補(bǔ)償?shù)娜萘渴欠裾_，設(shè)定在輸出電壓達(dá)到額定輸出電壓10%時(shí)進(jìn)行功率因數(shù)核驗(yàn)，當(dāng)核驗(yàn)功率因數(shù)滿足試驗(yàn)要求時(shí)，允許調(diào)壓升壓裝置繼續(xù)升壓操作，否則發(fā)出閉鎖升壓信號(hào)，調(diào)壓裝置自動(dòng)降壓到零并切斷主電源。此時(shí)只能通過(guò)手動(dòng)選擇補(bǔ)償容量進(jìn)行校驗(yàn)工作。設(shè)計(jì)10%額定輸出電壓下功率因數(shù)核驗(yàn)，主要是考慮核驗(yàn)程序計(jì)算結(jié)果及電容器實(shí)際投入容量的正確性，并防止因電容器有損壞情況下雖然投入組數(shù)正確，但實(shí)際投入電容器容量不足而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2 可控多檔位投切升壓變

可控多檔位投切升壓變結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

升壓變各檔位電壓是根據(jù)目前特高壓變電站常用的變壓器、互感器參數(shù)確定。試驗(yàn)時(shí)，電控接觸器陣列單元接受來(lái)自計(jì)算機(jī)的控制命令，選擇一次繞組、二次繞組抽頭確定電壓檔位。電壓電流監(jiān)控單元I用于監(jiān)控升壓變輸入端的電壓電流，電壓電流監(jiān)控單元II用于監(jiān)控升壓變輸出端的電壓電流。兩個(gè)電壓電流監(jiān)控單元都預(yù)置了保護(hù)閾值，實(shí)時(shí)監(jiān)控升壓變的工作狀態(tài)，一旦檢測(cè)到過(guò)壓和過(guò)流，會(huì)根據(jù)預(yù)置程序進(jìn)行系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作。

為了減小后期特高壓變電站模擬投運(yùn)智能校驗(yàn)系統(tǒng)的體積，可控多檔位投切升壓變采用了集成化設(shè)計(jì)，升壓變、陣列式電控接觸器以及電壓電流監(jiān)控單位集成為一個(gè)整體裝置，裝置接收外部電控信號(hào)后，切換電壓檔位，為試驗(yàn)提供穩(wěn)定可靠的電源。

3? 裝置參數(shù)選擇

特高壓變電站一次注流校驗(yàn)裝置參數(shù)的選擇主要考慮兩個(gè)方面：（1）滿足特高壓一次注流試驗(yàn)要求，二次電流值能夠準(zhǔn)確測(cè)量;（2）出于對(duì)裝置移動(dòng)性的考慮，裝置不宜過(guò)大過(guò)重。

通過(guò)計(jì)算，確定裝置主要參數(shù)如下：

（1）調(diào)壓器

調(diào)壓器主要技術(shù)參數(shù)見表1：

調(diào)壓器成品圖見圖5。

（2）升壓變

升壓變成品圖見圖6。

（3）補(bǔ)償電容器

補(bǔ)償電容器成品圖見圖7。

4? 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

使用該校驗(yàn)裝置在1000kV泰州變電站進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證裝置性能。先用施工電源在變壓器低壓側(cè)加壓，高壓側(cè)接地，試驗(yàn)結(jié)果見表4：

使用特高壓變壓器一次注流校驗(yàn)裝置，將試驗(yàn)電壓提高至1600V，各電流互感器二次值均可以測(cè)量，試驗(yàn)結(jié)果見表5：

5? 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前特高壓變壓器一次注流試驗(yàn)存在的不足，提出了一種校驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方法，該校驗(yàn)裝置除了升壓、電容補(bǔ)償?shù)然竟δ芡猓€配置了電流電壓監(jiān)測(cè)、功率因數(shù)分析、10%額定輸出電壓下功率因數(shù)核驗(yàn)、補(bǔ)償量自動(dòng)計(jì)算、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、升壓變可控多檔位投切、電容器自動(dòng)投切等功能，最大化提升裝置安全性、可靠性、智能性。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，使用該校驗(yàn)裝置能夠解決原有特高壓變壓器一次注流試驗(yàn)方法存在的不足，試驗(yàn)效率顯著提高，同時(shí)，該裝置還可以用來(lái)校驗(yàn)電壓互感器變比及二次回路，具有較大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

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