变压器现场局放与损耗测量技术

变压器现场局放与损耗测量技术•感应耐压试验•局放测量•空载损耗测量•负载损耗测量•外施电压试验车载式系统•一套可完成500MVA变压器试验•二套并联可完成1000MVA变压器试验电力变压器电压等级越来越高、容量越来越大、重要性越来越高对现场试验的要求也越来越高。表现在试验电压提高、试验设备容量增大等方面有功功率增加：对变频器的功率要求增大无功功率增加：对无功补偿电容器组的容量要求增大现场试验的必要性越来越多的出厂试验项目正在逐渐成为现场试验的项目要求,比如:•外施电压试验•感应耐压试验、局部放电测量、空载损耗测量•短路/负载损耗测量•有载调节开关的试验•等现场试验的必要性相关试验标准（IEC）试验项目相关试验标准感应耐压试验IEC60076-3,pos.12空载损耗试验IEC60076-1,pos.10.5负载损耗*/短路试验*IEC60076-1,pos.10.4温升试验*IEC60076-2,pos.5有载调节开关OLTC试验IEC60076-1,pos.10.8空载*空载外施电压试验IEC60076-3,pos.11Page5传统的试验系统:•工厂:利用发电机组120Hz(150Hz,200Hz)进行感应耐压试验,50/60Hz用于损耗测量•现场:利用试验变压器或谐振系统进行外施电压试验,利用谐振系统实施感应耐压局放试验发电机组用于现场试验存在的问题：•机械问题：重量、维护、旋转部件、运输问题•频率调整比较复杂50…150Hz单套试验车完成500MVA电力变压器的竣工试验、维修后的试验、诊断试验二套系统并联可以完成1GVA的变压器现场试验。试验项目包括:•感应耐压试验100/120Hz，电压最高100kV(3相),含局部放电测量•空载损耗测量50/60Hz，电压33kV(3相)•负载损耗测量•外施电压试验40/50Hz，电压350kV(二节串:700kV)发电机组用于现场试验不是最佳方案变频器技术取代发电机组技术基于发电机组的试验系统基于变频器的试验系统传统的工厂试验方法,有长期的试验经验双频率机组或者2台独立机组通过电子控制装置进行调控体积大适合固定安装机组的生产可能萎缩,以后的维护存在问题电力电子行业发展迅速频率可以调整e.g.40…200Hz优良的动态性能,可控性体积小,重量轻,同时适合现场试验未来改进和发展空间较大变频器技术取代发电机组技术核心技术问题:波形畸变率和局放噪声水平变频器是由正弦电流控制的,与电压波形关系不大Frequencyconvertersfordrivesarecontrolledaccordingtoasinusoidalcurrent,whichmeansthewaveshapeofthevoltageisnotsoimportant.IEC/IEEE标准要求:1.总谐波畸变THD≤5%,2.变压器的局放水平q≈20pC系统噪声水平qn≈10pC.I按照IEC60060-1和IEC60076-3的要求,高压试验特别是损耗测量时要求纯正弦波电压波形好的变频器需要是基于IGBT的电压波形控制的系统低的波形畸变率要求增加使用IGBT数量，而低的噪声水平则要求减少开断脉冲个数。好的变频器必须在波形畸变率和噪声水平上取得平衡}}Symmetricdisturbancesbypulsedoutputvoltage(red:fundamentalwave)Asymmetricdisturbancestoground变频器内的一组滤波器协助产生满足IEC/IEEE标准THD≤5%纯正弦波电压,一组外部滤波器帮助排除外部干扰.当电流波形的THD=69%时,空载损耗测量的电压波形畸变THD=1.46%系统局放干扰水平小于10pC降低波形畸变率与降低局放干扰水平的完美平衡Page9感应耐压试验空载损耗测量外施电压试验试验电压要求ratedU2ratedUkVusuallykV350,680试验频率要求ratedf2Hz60/50ratedf8.0局放水平要求pC100pClevelnoisePD50--波形要求%5THD%5THD-变压器现场试验一般要求•试验电压:Utest=80%ofUtestatfactory•试验频率:200Hzftestfrated系统自动选择变压器自补偿频率,以减小供电功率•工厂试验频率:120Hz,180Hz,etc.现场感应耐压试验一般要求视在试验功率试验频率试验电压在感应耐压试验电压下变压器的特性::低频率下-表现为感性负载高频率下表现为容性负载在中间特定频率下表现为自补偿特征变压器频率特性变压器频率特性充分利用变压器的自补偿点减少试验功率需要变压器试验系统组成变压器试验系统的基础配置变频器中间变压器控制与测量室高压滤波器高压输出引线电流/电压互感器CT’sandVT’s供电电缆变频器的技术指标型号:CFI620-1000额定参数CFI620-1000变频器输出功率620kW1400kVA电压范围(r.m.s)3~/2~70…690V额定电流(r.m.s)1150A功率因素范围0.2cap…1…0.2ind频率范围40…200Hz输出电压畸变THD5%变频器的设计Rectifieronlineside620kWInverterontestside1400kVANGRTWRNSRTSR•activefront-endcircuit•sinousiodalcurrent•higherinterconnectionvoltage•similarIGBT-ModulesNSR/TSR•2-Levelvoltageinverter•L-C-SinewaveFilter•highdynamic•fastswitch-offtime额定功率:1000kVA连续,1500kVA短时输出电压[kV]:0...8.90...10.10...15.50...17.50...20.50...23.20...35.40...40.10...46.30...70.90...80.2多抽头最高输出80kV输入电压:0...690V中间变压器设计除了变频器的特殊设计外,在中间变压器和试品之间增加了高压L-C滤波器,对于降低系统噪声是非常有帮助的.现场试验车试验大厅LC高压滤波器补偿电容器组和第II级高压滤波器----单独一台车补偿电容组Const-HVCC200000/100和Auto-HVCC200000/100技术指标补偿电容Const-HVCC200000-100技术指标额定电压kV100(6steps)upto60Hz;55(6steps)upto200Hz额定电流A4000工作频率Hz50/60/200功率kVA200000/240000/246000(continuously)powergraduationkVA2100竣工试验/维护试验indoor/automaticbypneumaticswitches补偿电容Auto-HVCC200000-100技术指标额定电压kV100(6steps)upto60Hz;55(6steps)upto200Hz额定电流A4000工作频率Hz50/60/200功率kVA200000/240000/246000(continuously)powergraduationkVA2100竣工试验/维护试验indoor/automaticbypneumaticswitches1套系统可wancheng500MVA电力变压器现场试验2套系统并联可以完成1200MVA电力变压器现场试验目前已成功试验3套系统并联可以完成1500MVA电力变压器现场试验模块式设计，多套系统可以并联运行系统1系统21、特殊设计的变频器技术适合于变压器试验的变频器新技术:•基于电力电子的变频技术，频率在40Hz…200Hz范围内可调•利用变频技术进行感应电压试验和局部放电测量、空载损耗测量和负载损耗测量普通变频器与适合于变压器试验的变频器新技术比较•由于快速电子开关工作时产生严重的局放干扰脉冲,必须增加滤波单元并对变频器进行特殊设计.•普通变频器是通过调节一组不连续的脉冲组成正弦波,试验系统的正弦波是由感性正弦波滤波器产生的.•特殊的设计使得波形畸变率满足IEC要求,同时降低局放干扰水平2、完美的电压输出波形example:overexcitationofa120MVATransformer(3~24kV/2x13,8kV/60Hz)正弦波滤波器电压输出波形U_LV=300VTHD=3,4%f=40HzU_HV=16,5kV正弦波滤波器电流输出波形I=128AIpk=240ATHD=42%在极端不对称负载下!完美的正弦波电压波形!Hauschild/Thiede/HerronTransformerFallMeeting2010系统局放水平小于10pCqn≤10pC.3pC3、低局放噪声试验系统4、模块式设计、完成耐压试验、局放及损耗测量一套试验系统WV620-1000/80二套试验系统并联2xWV620-1000/80三套试验系统并联3xWV620-1000/80感应耐压试验uptoapprox.500MVAuptoapprox.1000MVAuptoapprox.1500MVA空载损耗试验uptoapprox.350MVA(uptoapprox.500MVAwithTHD5%)uptoapprox.700MVA(uptoapprox.1000MVAwithTHD5%)uptoapprox.1100MVA(uptoapprox.1500MVAwithTHD5%)负载损耗*/短路试验*uptoapprox.30MVAuptoapprox.60MVAuptoapprox.90MVA温升试验*uptoapprox.7MVAuptoapprox.14MVAuptoapprox.21MVA有载调节开关OLTC试验空载*uptoapprox.7MVAuptoapprox.14MVAuptoapprox.21MVA空载uptoapprox.350MVAuptoapprox.700MVAuptoapprox.1100MVA外施电压试验uptoapprox.46kVuptoapprox.46kVuptoapprox.46kV*不另外增加补偿电容组的情况下模块式试验系统设备配置TechnicalParameters电力变压器(单相)~350MVA~1000MVA电力变压器(三相)~500MVA~1322MVA换流变压器(单相)~333MVA;765kV1)变频器CFI2000-4000123FPDO4000/200123Const-HVCC200000/100111Auto-HVCC200000/100111额外增加补偿电容，用于换流变试验001感性补偿(14000kVA;2P)1111)Customermustprovideasinglephase1200MVA/900kVstep-uptransformer5、可移动式对荷兰电力公司500MVA电力变压器的试验现场对200MVA电力变压器的试验现场德国某变电站电力变压器试验现场OneoffirsttestsinSwitzerlandonanumberof1-phasetransformersSMITfoundatohighPDlevelFKHSwitzerlanddidacousticalpinpointingandlocatedthePD-sourcewithin20cmProblemwasalooseconnectioninascreening瑞士某核电站500MVA单相变压器试验现场Switzerland,July2010500MVA电力变压器的竣工试验现场澳大利亚电力变压器的竣工试验现场TeststogetherwithKEMATransformersuppliedbyathirdpartySuccessfulPDmeasurementandlocation-high