變頻電源在電力變壓器局部放電試驗(yàn)中的應(yīng)用研究

廣東電網(wǎng)云浮郁南供電局 527199

摘要：在如今這樣一個(gè)大容量、遠(yuǎn)距離輸電需求不斷攀升和電力負(fù)荷需求急速上升的大環(huán)境下，我國(guó)電網(wǎng)加快加大步伐進(jìn)行高速建設(shè)，這個(gè)時(shí)候電網(wǎng)設(shè)備的安全問(wèn)題和質(zhì)量問(wèn)題就變得尤為突出。電網(wǎng)中極為重要的電力設(shè)備則是電力變壓器，而要保證電力變壓器絕緣狀況良好和安全可靠的運(yùn)行，就需要對(duì)電力變壓器進(jìn)行局部放電試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)其健康狀況和老化程度。本文主要對(duì)電力變壓器局部放電試驗(yàn)中變頻電源的應(yīng)用進(jìn)行了分析和研究，比較了幾種電源的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用變頻電源的原理。

關(guān)鍵詞：變頻電源；電力變壓器；局部放電

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，用電需求不斷加大，保證電力設(shè)備可靠運(yùn)行成為了關(guān)鍵，而電力變壓器在電力設(shè)備中扮演了極其重要的角色，只有保證電力變壓器絕緣狀況良好，運(yùn)行安全可靠才能讓電力設(shè)備更加安全可靠，進(jìn)行電力變壓器的局部放電試驗(yàn)則是最有效的檢驗(yàn)途徑之一。局部放電試驗(yàn)作為一種非破壞性試驗(yàn)，越來(lái)越得到人們的重視，電力變壓器尤其需要測(cè)試此項(xiàng)參數(shù)。長(zhǎng)期以來(lái)電力變壓器局部放電試驗(yàn)中主要使用中頻發(fā)電機(jī)作為試驗(yàn)電源，然而近幾年來(lái)，電力電子技術(shù)和變頻技術(shù)取得了重大突破，在局部放電試驗(yàn)中一種新型的電源技術(shù)開始漸漸運(yùn)用在了大型變壓器上，這個(gè)就是在進(jìn)行大型變壓器的局部放電試驗(yàn)中使用變頻電源。

1 電源裝置間的比較

1.1發(fā)展初期的電源

在電力變壓器局部放電試驗(yàn)中運(yùn)用的電源設(shè)備主要有這樣幾種：倍頻發(fā)電機(jī)組、中頻發(fā)電機(jī)組、三倍頻電源等。這一類的設(shè)備有一個(gè)共同特征就是必須要經(jīng)過(guò)發(fā)電機(jī)組來(lái)產(chǎn)生試驗(yàn)所需的電源，因此設(shè)備的體積就比較龐大，必須要用到拖車才能夠?qū)⑦@些設(shè)備進(jìn)行運(yùn)輸，從而到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。現(xiàn)在在我國(guó)大部分時(shí)候都是運(yùn)用的三相同步發(fā)電機(jī)的單相供電來(lái)作為變壓器局部放電試驗(yàn)中的電源，然而在試驗(yàn)過(guò)程中，三相發(fā)電機(jī)單相供電的波形和效率以及很多一些性能方面的指標(biāo)都非常容易遭到到影響，極為容易影響試驗(yàn)的結(jié)果。

在一般的放電試驗(yàn)中，我們比較常用的是中頻發(fā)電機(jī)組，而中頻發(fā)電機(jī)組則是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)生成一個(gè)約為150Hz～250Hz固定頻率的三相電源。中頻發(fā)電機(jī)組它是可以轉(zhuǎn)動(dòng)但是頻率不可調(diào)的電源裝置。它由三相變成二相電源，以此用來(lái)作為勵(lì)磁電源供給中間升壓變壓器。因?yàn)橹蓄l發(fā)電機(jī)組的頻率是不可以調(diào)節(jié)的，所以改變外配電抗器接線方式是它在做無(wú)功補(bǔ)償時(shí)很大程度上的依靠，因此這個(gè)過(guò)程中我們就需要十幾個(gè)補(bǔ)償電抗器。而且因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)開始啟動(dòng)的時(shí)候我們所需要的電流是非常大，一般情況下小容量的施工時(shí)用的那種臨時(shí)變壓器是極其困難的才能啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組，而且這一整套的裝置在結(jié)構(gòu)上不僅復(fù)雜多變，而且體積龐大又非常笨重，并且它的頻率是不可調(diào)和連續(xù)的，所以中頻發(fā)電機(jī)組的作用僅僅只能夠在變壓器局部放電的試驗(yàn)中作為電源使用，并不能夠再兼作串聯(lián)諧振設(shè)備的勵(lì)磁電源或者是其他用途的電源，使得它的價(jià)值變得單一。

1.2方波變頻電源

方波變頻電源，變頻器不僅僅具備了溫升較低條件，而且它的體積小巧，十分方便將它攜帶到試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。但是它所輸出的這種方波或者是輸出準(zhǔn)正弦波，這些波形都存在著大量的高次諧波和高頻的不斷干擾從而影響試驗(yàn)結(jié)果，如果將它作為勵(lì)磁電源很難使串聯(lián)諧振回路的局部放電量達(dá)到10pC以下，方波電源自身干擾引起的局部放電量很大，干擾帶寬比較寬且有射頻干擾很難用濾波器消除，所以它適用于對(duì)沒有局部放電指標(biāo)要求的串聯(lián)諧振設(shè)備的勵(lì)磁電源。

1.3線性放大型變頻電源

隨著變頻電源良好的發(fā)展趨勢(shì)和許多方面的技術(shù)基本成型，我們現(xiàn)在采用的是一種線性放大的變頻電源，這樣不僅可以很好的完善中頻發(fā)電機(jī)存在的缺陷，還解決了脈沖調(diào)制型的干擾問(wèn)題，這些優(yōu)點(diǎn)集中體現(xiàn)在以下這幾個(gè)方面：解決了啟動(dòng)電流較大問(wèn)題、體積較小巧方便攜帶、不僅適合將它用于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作、而且頻率可以自由的對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。升壓系統(tǒng)則是運(yùn)用的變頻諧振的原理來(lái)對(duì)其進(jìn)行升高電壓的操作，它的基本特點(diǎn)是獲取高壓的方式相當(dāng)容易和方便，因此在效率上得到了很大的提高。如果在試驗(yàn)中突發(fā)被試品擊穿的這種情況時(shí)，它的諧振回路就會(huì)被自主的破壞，并不會(huì)因此而造成過(guò)壓和過(guò)流這些情況。并且在試驗(yàn)回路中，所有的組成元件都是運(yùn)用的分級(jí)絕緣的方式來(lái)進(jìn)行的絕緣處理，這樣在重量上大大降低了單個(gè)元件的重量，不僅方便了運(yùn)輸過(guò)程，而且在可以很容易的實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)組裝。同樣的方法，我們?cè)跍y(cè)量電壓的時(shí)候，也可以采用電容分壓的方法，直接將整體的測(cè)量單元分成多個(gè)部件，最后再將各個(gè)部件用來(lái)組裝變成一個(gè)個(gè)體，這樣和上面一樣使得運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)的組裝變得簡(jiǎn)便。我們利用壓環(huán)將一些帶有高電壓的部件保護(hù)，這樣可以防止產(chǎn)生電暈。因此通過(guò)這些措施，我們不僅僅簡(jiǎn)化了局部放電的測(cè)量，而且防止了外界的干擾，使得電力變壓器局部放電試驗(yàn)更加趨向簡(jiǎn)單化。

2 變頻電源的結(jié)構(gòu)和重要性

2.1變頻電源的基本構(gòu)成

變頻電源中放大回路采用的是對(duì)稱放大的方式，這樣使得變頻電源的回路失真度變得更小，而且使得它效率相對(duì)其他電源變的要高很多，放大回路是將多個(gè)大功率的三級(jí)并聯(lián)在一起，這樣可以使得每個(gè)回路中的參與放大的三極管能夠平均分配到電流。因?yàn)檫@樣需要的電流較大，所以在這個(gè)過(guò)程中放大的三極管數(shù)量也很多。需要三極管數(shù)量較多，因此在三極管放大情況下，損耗自身能量時(shí)會(huì)發(fā)出很多的熱量，而這時(shí)的關(guān)鍵就是如何解決散熱問(wèn)題。在這個(gè)回路中三極管是放大回路的關(guān)鍵組件，整個(gè)功率輸出部件都是通過(guò)它來(lái)進(jìn)行完成的，每個(gè)部件輸出的功率就像爬樓梯一樣，我們一級(jí)一級(jí)的把放大功率變高。變頻電源又分為三級(jí)，每一級(jí)都是通過(guò)前一級(jí)來(lái)獲取功率的，然后再對(duì)獲得的功率經(jīng)過(guò)直流電源來(lái)實(shí)現(xiàn)放大。這樣的變頻電源的好處是頻率可調(diào)，并且輸出的信號(hào)不易失真，大大提高了試驗(yàn)的準(zhǔn)確度。

2.2局部放電試驗(yàn)中電源選擇的重要性

在我國(guó)運(yùn)用比較廣泛的試驗(yàn)電源頻率是150～250Hz的中頻的電源車，它主要通過(guò)倍頻變壓器、調(diào)頻電源、反拖倍頻電源、中頻發(fā)電機(jī)組成。這種類型的電源它比較容易消除干擾，并且它的波形和過(guò)載能力都是相當(dāng)不錯(cuò)的。但是它也存在著很多的無(wú)法克服的缺點(diǎn)，這種電源的體積大，需要載體才能進(jìn)行較好的運(yùn)輸。設(shè)備需要經(jīng)常性的維護(hù)，這加大了工作人的工作力度和強(qiáng)大，而且在工作是接線也是較為復(fù)雜，花費(fèi)的時(shí)間和精力將大大增加。

變頻電源，這種電源裝置因?yàn)樗奶攸c(diǎn)就是頻率是可以在0～300Hz的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的，所以在大多數(shù)情況下我們可以較好地去補(bǔ)償試驗(yàn)電流中的容性的成分，當(dāng)變頻電源的頻率不足以補(bǔ)償容性電流的分量的時(shí)候，我們還可以利用在低壓側(cè)并聯(lián)電抗器對(duì)它進(jìn)行補(bǔ)償，保證實(shí)驗(yàn)的完成，但是一般情況下都是可以充分滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)要求。再加上如今應(yīng)用了電力電子的變頻技術(shù)，所以這種類型電源的質(zhì)量和體積相對(duì)縮小了很多，這樣也就便于了我們長(zhǎng)距離運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)的試驗(yàn)。

所以在試驗(yàn)中我們也應(yīng)該有所選擇，而不是盲目的選擇哪一種電源，在不同的情況下我們需要進(jìn)行考察論證和研究，在使用中頻發(fā)電機(jī)組繁瑣的情況下，我們應(yīng)該推薦使用變頻電源，但是在變頻電源受到條件限制時(shí)，我們還是應(yīng)該遵循傳統(tǒng)使用中頻電源去更好的解決問(wèn)題。

結(jié)束語(yǔ)：

如今電的使用已經(jīng)普及到家家戶戶，在這樣一個(gè)離不開電力的生活中，我們的用電安全和用電的保障越來(lái)越需要被正視。通過(guò)本文我們可以發(fā)現(xiàn)原來(lái)的中頻發(fā)電機(jī)組由于它的局限性對(duì)于放電試驗(yàn)的結(jié)果也是會(huì)有一定的偏差，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的對(duì)比我們不難發(fā)現(xiàn)變頻電源應(yīng)用在試驗(yàn)當(dāng)中，可以確保試驗(yàn)的準(zhǔn)確有效，可以保證變壓器的穩(wěn)定安全。而且變頻電源的運(yùn)用而且大大節(jié)約時(shí)間和成本，更加也是對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行有了更加安全的保證。

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