變頻電源在電力變壓器局部放電試驗中的應用研究

廣東電網(wǎng)云浮郁南供電局 527199

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

關鍵詞：變頻電源；電力變壓器；局部放電

隨著國民經(jīng)濟高速發(fā)展，用電需求不斷加大，保證電力設備可靠運行成為了關鍵，而電力變壓器在電力設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，運行安全可靠才能讓電力設備更加安全可靠，進行電力變壓器的局部放電試驗則是最有效的檢驗途徑之一。局部放電試驗作為一種非破壞性試驗，越來越得到人們的重視，電力變壓器尤其需要測試此項參數(shù)。長期以來電力變壓器局部放電試驗中主要使用中頻發(fā)電機作為試驗電源，然而近幾年來，電力電子技術和變頻技術取得了重大突破，在局部放電試驗中一種新型的電源技術開始漸漸運用在了大型變壓器上，這個就是在進行大型變壓器的局部放電試驗中使用變頻電源。

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中運用的電源設備主要有這樣幾種：倍頻發(fā)電機組、中頻發(fā)電機組、三倍頻電源等。這一類的設備有一個共同特征就是必須要經(jīng)過發(fā)電機組來產(chǎn)生試驗所需的電源，因此設備的體積就比較龐大，必須要用到拖車才能夠?qū)⑦@些設備進行運輸，從而到達現(xiàn)場?，F(xiàn)在在我國大部分時候都是運用的三相同步發(fā)電機的單相供電來作為變壓器局部放電試驗中的電源，然而在試驗過程中，三相發(fā)電機單相供電的波形和效率以及很多一些性能方面的指標都非常容易遭到到影響，極為容易影響試驗的結(jié)果。

在一般的放電試驗中，我們比較常用的是中頻發(fā)電機組，而中頻發(fā)電機組則是由電動機帶動發(fā)電機生成一個約為150Hz～250Hz固定頻率的三相電源。中頻發(fā)電機組它是可以轉(zhuǎn)動但是頻率不可調(diào)的電源裝置。它由三相變成二相電源，以此用來作為勵磁電源供給中間升壓變壓器。因為中頻發(fā)電機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功補償時很大程度上的依靠，因此這個過程中我們就需要十幾個補償電抗器。而且因為在電動機開始啟動的時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用的那種臨時變壓器是極其困難的才能啟動發(fā)電機組，而且這一整套的裝置在結(jié)構(gòu)上不僅復雜多變，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)電機組的作用僅僅只能夠在變壓器局部放電的試驗中作為電源使用，并不能夠再兼作串聯(lián)諧振設備的勵磁電源或者是其他用途的電源，使得它的價值變得單一。

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現(xiàn)場進行試驗。但是它所輸出的這種方波或者是輸出準正弦波，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結(jié)果，如果將它作為勵磁電源很難使串聯(lián)諧振回路的局部放電量達到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，所以它適用于對沒有局部放電指標要求的串聯(lián)諧振設備的勵磁電源。

1.3線性放大型變頻電源

隨著變頻電源良好的發(fā)展趨勢和許多方面的技術基本成型，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)電機存在的缺陷，還解決了脈沖調(diào)制型的干擾問題，這些優(yōu)點集中體現(xiàn)在以下這幾個方面：解決了啟動電流較大問題、體積較小巧方便攜帶、不僅適合將它用于現(xiàn)場試驗工作、而且頻率可以自由的對其進行調(diào)節(jié)。升壓系統(tǒng)則是運用的變頻諧振的原理來對其進行升高電壓的操作，它的基本特點是獲取高壓的方式相當容易和方便，因此在效率上得到了很大的提高。如果在試驗中突發(fā)被試品擊穿的這種情況時，它的諧振回路就會被自主的破壞，并不會因此而造成過壓和過流這些情況。并且在試驗回路中，所有的組成元件都是運用的分級絕緣的方式來進行的絕緣處理，這樣在重量上大大降低了單個元件的重量，不僅方便了運輸過程，而且在可以很容易的實現(xiàn)現(xiàn)場組裝。同樣的方法，我們在測量電壓的時候，也可以采用電容分壓的方法，直接將整體的測量單元分成多個部件，最后再將各個部件用來組裝變成一個個體，這樣和上面一樣使得運輸和現(xiàn)場的組裝變得簡便。我們利用壓環(huán)將一些帶有高電壓的部件保護，這樣可以防止產(chǎn)生電暈。因此通過這些措施，我們不僅僅簡化了局部放電的測量，而且防止了外界的干擾，使得電力變壓器局部放電試驗更加趨向簡單化。

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其他電源變的要高很多，放大回路是將多個大功率的三級并聯(lián)在一起，這樣可以使得每個回路中的參與放大的三極管能夠平均分配到電流。因為這樣需要的電流較大，所以在這個過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，損耗自身能量時會發(fā)出很多的熱量，而這時的關鍵就是如何解決散熱問題。在這個回路中三極管是放大回路的關鍵組件，整個功率輸出部件都是通過它來進行完成的，每個部件輸出的功率就像爬樓梯一樣，我們一級一級的把放大功率變高。變頻電源又分為三級，每一級都是通過前一級來獲取功率的，然后再對獲得的功率經(jīng)過直流電源來實現(xiàn)放大。這樣的變頻電源的好處是頻率可調(diào)，并且輸出的信號不易失真，大大提高了試驗的準確度。

2.2局部放電試驗中電源選擇的重要性

在我國運用比較廣泛的試驗電源頻率是150～250Hz的中頻的電源車，它主要通過倍頻變壓器、調(diào)頻電源、反拖倍頻電源、中頻發(fā)電機組成。這種類型的電源它比較容易消除干擾，并且它的波形和過載能力都是相當不錯的。但是它也存在著很多的無法克服的缺點，這種電源的體積大，需要載體才能進行較好的運輸。設備需要經(jīng)常性的維護，這加大了工作人的工作力度和強大，而且在工作是接線也是較為復雜，花費的時間和精力將大大增加。

變頻電源，這種電源裝置因為它的特點就是頻率是可以在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償試驗電流中的容性的成分，當變頻電源的頻率不足以補償容性電流的分量的時候，我們還可以利用在低壓側(cè)并聯(lián)電抗器對它進行補償，保證實驗的完成，但是一般情況下都是可以充分滿足現(xiàn)場試驗要求。再加上如今應用了電力電子的變頻技術，所以這種類型電源的質(zhì)量和體積相對縮小了很多，這樣也就便于了我們長距離運輸和現(xiàn)場的試驗。

所以在試驗中我們也應該有所選擇，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行考察論證和研究，在使用中頻發(fā)電機組繁瑣的情況下，我們應該推薦使用變頻電源，但是在變頻電源受到條件限制時，我們還是應該遵循傳統(tǒng)使用中頻電源去更好的解決問題。

結(jié)束語：

如今電的使用已經(jīng)普及到家家戶戶，在這樣一個離不開電力的生活中，我們的用電安全和用電的保障越來越需要被正視。通過本文我們可以發(fā)現(xiàn)原來的中頻發(fā)電機組由于它的局限性對于放電試驗的結(jié)果也是會有一定的偏差，經(jīng)過簡單的對比我們不難發(fā)現(xiàn)變頻電源應用在試驗當中，可以確保試驗的準確有效，可以保證變壓器的穩(wěn)定安全。而且變頻電源的運用而且大大節(jié)約時間和成本，更加也是對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行有了更加安全的保證。

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