一種充氣式串級(jí)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(tǒng)中，測量用高壓電壓互感器準(zhǔn)確與否直接影響到電能量的計(jì)量與電費(fèi)結(jié)算，而常規(guī)的電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)方法需要的設(shè)備笨重不便，不利于現(xiàn)場校驗(yàn)，通過電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)車能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場校驗(yàn)集中控制、靈活作業(yè)，該文針對1 000 kV電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)車提出一套專用的充氣式串級(jí)升壓變壓器裝置研制方案，用于電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)的升壓操作。經(jīng)過對升壓設(shè)備各部分的技術(shù)參數(shù)分析及現(xiàn)場升壓測試，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)，驗(yàn)證了該方案的合理性。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場校驗(yàn) 串級(jí)升壓變壓器 補(bǔ)償電抗器

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（b）-0056-03

測量用高壓電壓互感器是電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電能計(jì)量的關(guān)鍵設(shè)備之一，其計(jì)量準(zhǔn)確與否直接影響到電能量的計(jì)量與電費(fèi)結(jié)算。電壓互感器的現(xiàn)場校驗(yàn)，是在設(shè)備停電的情況下，在安裝地點(diǎn)接入標(biāo)準(zhǔn)互感器和升壓設(shè)備，通三相電源或單相電源，用互感器校驗(yàn)儀測出被?；ジ衅鞯恼`差。常規(guī)校驗(yàn)方法需要的設(shè)備大且笨重，不利于現(xiàn)場校驗(yàn)。電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)車將電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)裝置與專門設(shè)計(jì)并具備機(jī)械化裝備及輔助功能特種車輛的相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電力互感器現(xiàn)場校驗(yàn)的機(jī)動(dòng)化、集約化、智能化[1-3]。將互感器校驗(yàn)的所有儀器設(shè)備集中于車輛內(nèi)部，配合舉升平臺(tái)等機(jī)械裝備方便、靈活完成電力互感器的現(xiàn)場作業(yè)，通過計(jì)算機(jī)與集成控制軟件可以對校驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行集中控制，可以實(shí)現(xiàn)互感器校驗(yàn)的全自動(dòng)操作。該文針對1 000 kV電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)車提出一套完整的專用充氣式串級(jí)升壓變壓器裝置研制方案，用于電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)的升壓操作。

1 充氣式串級(jí)變壓器升壓裝置簡介

1 000 kV電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)車的升壓設(shè)備采用串級(jí)變配合補(bǔ)償電抗器，實(shí)現(xiàn)在電壓互感器的現(xiàn)場校驗(yàn)中升壓的功能。其中串級(jí)變壓器即串級(jí)升壓變壓器，由串級(jí)升壓變壓器上級(jí)、串級(jí)升壓變壓器下級(jí)兩部分組成。電抗器是常用于超高壓長距離輸電線路補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，用于補(bǔ)償輸電線路對地電容所產(chǎn)生的充電功率，以抑制工頻過電壓[4]。

2 充氣式串級(jí)變壓器升壓裝置設(shè)計(jì)方案

1 000 kV電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)車專用充氣式串級(jí)變升壓裝置的原理示意圖如圖1所示。串級(jí)升壓變壓器裝置的技術(shù)參數(shù)如下：調(diào)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(jí)為T3，上級(jí)為T4；串級(jí)式工頻帶補(bǔ)償繞組變壓器，變壓器分為上下兩級(jí)。下級(jí)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(bǔ)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(jí)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(bǔ)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(zhì)為SF6氣體。

通過上級(jí)補(bǔ)償一個(gè)固定的補(bǔ)償電抗器，可以滿足在總負(fù)載為5 000 PF的電容量時(shí)，上級(jí)變壓器補(bǔ)償?shù)墓潭娍蛊骺梢郧『醚a(bǔ)償負(fù)載的電容量，從而使得累接繞組沒有無功量輸出；而當(dāng)總負(fù)載大于5 000 PF時(shí)，上級(jí)變壓器補(bǔ)償?shù)墓潭娍蛊骺梢匝a(bǔ)償一部分的負(fù)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(jí)變壓器補(bǔ)償電抗器L2容量為P/2=293 kVar容量的電抗器時(shí)，當(dāng)外部總負(fù)載為5 000 PF時(shí)，下級(jí)變壓器補(bǔ)償可調(diào)用電抗器的補(bǔ)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(dāng)只使用下級(jí)變壓器補(bǔ)償時(shí)，下級(jí)變壓器補(bǔ)償用可調(diào)電抗器的補(bǔ)償容量將達(dá)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(yuǎn)大于上級(jí)補(bǔ)償固定電抗器的容量。當(dāng)負(fù)載所接為最大總負(fù)載電容量7 000 PF時(shí)：

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

Pmax=Icx（7000）×Un=817.4 kVar

在上級(jí)變壓器補(bǔ)償電抗器L2容量為P/2=293 kVar的電抗器時(shí)，當(dāng)外部總負(fù)載為7 000 PF時(shí)，下級(jí)變壓器補(bǔ)償用可調(diào)電抗器的補(bǔ)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(fù)載容量為115.7 kVar與有功損耗的矢量和。

3 充氣式串級(jí)變壓器升壓裝置升壓測試

充氣式串級(jí)升壓變裝置設(shè)計(jì)及使用圖如圖2、圖3所示。在運(yùn)輸過程中，為運(yùn)輸方便、安全考慮將串級(jí)升壓變上級(jí)置于舉升平臺(tái)的下部，而在使用時(shí)將串級(jí)升壓變上級(jí)通過舉升平臺(tái)上升至高臺(tái)并與系統(tǒng)控制調(diào)壓器、隔離變壓器、控制器相連，而串級(jí)升壓變壓器下級(jí)仍置于平臺(tái)上，并與補(bǔ)償用可調(diào)電抗器相接，置于平臺(tái)上與補(bǔ)償用可調(diào)電抗器相接的還包括高壓交流分壓器。系統(tǒng)控制調(diào)壓器、隔離變壓器與高壓交流分壓器共同組成了系統(tǒng)控制及測量用調(diào)壓器。

4 結(jié)語

針對常規(guī)高壓電壓電感器現(xiàn)場校驗(yàn)設(shè)備大且笨重的不足，該文提出一套完整的充氣式串級(jí)升壓變升壓裝置的研制方案用于實(shí)現(xiàn)1 000 kV電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)車的升壓功能，通過升壓原理分析、技術(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算及升壓測試，實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，驗(yàn)證了該方案的可行性。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳蕾，高峰，李季.電壓互感器測試儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電測與儀表，2014，51（11）：1-5.

[2] 毛安瀾，王曉琪，王玲，等.電壓互感器現(xiàn)場校驗(yàn)新方法的研究[J].電測與儀表，2011，48（6）：27-31.

[3] 王之浩，陳文中，趙錦華.電容式電壓互感器誤差的現(xiàn)場校驗(yàn)方法[J].華東電力，1997（9）：12-16.

[4] 阮全榮，施圍.800kV升壓變壓器工程設(shè)計(jì)研究[J].高壓電器，2006，42（3）：161-163.