变频电源在电力变压器局部放电试验中的应用研究

【摘要】在经济水平的发展之下，电力负荷日益增长，各类大容量、远距离输电需求也不断增加，电力变压器是电网的重要部件，为了保证电网的安全运行，需要定期电力变压器进行局部放电试验，对在进行局部放电试验时，应该按照相关的规程确定好变频电源装置不同部件的技术参数，同时要遵循经济性原则与实用性原则，也要考虑到现在以及未来电力企业发展需求。
【关键词】变频电源；电力变压器局部放电试验；应用
 
 
       近年来，在国民经济的发展之下，电力负荷日益增长，各类大容量、远距离输电需求也不断增加，在建设电网时就一定要注重电网设备的质量，在电网之中，电力变压器是最为重要的设备，其工作性能也受到了极大的重视，要保证电力变压器的绝缘性能，最有效的途径便是对电力变压器局部进行放电试压，下面就针对变频电源在电力变压器局部放电试验中的应用进行深入的分析。
1电力变压器特点与局部放电试验的原理分析
       在对电力变压器进行放电试验时，一般选择电力变压器低压感应加压方式进行，在试验前，需要对绕组匝间绝缘进行考核，了解电力变压器的特点，并针对试验规程进行试验。
1.1 电力变压器特点分析
       电力变压器的基础原理是电磁感应原理，将交流电压与电流转化为频率相同的电压与电流电气设备，在工作状态下，电力变压器就变成一个大的电容，在进行试验时一定要克服好其他的电容与电流，在低压侧进行电抗器补偿。
       电力变压器能够起到变换电压的作用，在同一段线路中，会传输同样的功率，电压在变压器的作用之下，线路传输电流便会减小，这便可以减少输电线路的电量损耗，提升输电的经济性，实现远距离输电，此外，降压就能够满足不同等级用户的需求，在试验的过程中，即可根据实际情况的变化调整试验频率，利用其本身的电容与电感实现相互逐之间的补偿，对于变压器不同绕组则可以通过磁链耦合保证电能可以在不同回路之中得以传递，这样即可达到传输与分配电能的作用。
1.2 电力变压器局部放电产生原理
       局部放电就被称之为游离，即在外在电压的作用之下，静电荷会在绝缘较弱位置发生静电游离，但此时并不会发生绝缘击穿的情况，这种静电荷流动的情况即称之为局部放电，而被气体包围导体周围出现局部放电就称之为电晕。
       在电力变压器油中有着大量的离子与极性分子，离子则包括正离子与负离子，这两者的数量是相等的，但是绝缘纸板会对油中负离子与极性分子产生一定的吸附效果，这就会导致油中电荷发生定向移动。
       在强油导向冷却系统之中，一旦油泵被开启，那么器身内部流动速度较快的区域其中的正离子在油的流动作用之下，便会被带走，此时，其中的正离子与负离子会发生分离的情况，这样即可出现油带正电、绝缘材料待负电的情况，其带有符号相反、电量相同的电荷。在电荷产生分离的情况之后，就可以泄露到大地中，也可能与其中的异性分子发生复合，这样就会导致电荷减少。
       在一定的环境之中，油中水含量减少，电荷密度就会增大，水含量增加，电荷密度就会降低，油含气量增加，其绝缘度便会降低，这样就越容易发生放电的情况，放电会导致油发生分解，其分解的生成物会影响油的质量，影响油的绝缘性能。而对于电力变压器局部放电，要保证其能够满足用户的使用需求，为此，就需要在设计的过程中分析好绝缘结构电场分布情况，选择质量可靠的绝缘材料。

2 电力变压器局部放电试验回路接线与试验程序
2.1 电力变压器局部放电试验回路接线
       电力变压器局部放电试验均是使用低压加压高压电磁感应原理来进行试验，在进行试验之前，需要测试其绝缘性能，待性能无误后方可进行试验。在试验时，应该将被测变压器低压侧与中间励磁变压器输出侧进行连接，并与周围物体保持一定的距离，防止接触不良引发局部放电，而被测变压器外壳、夹件、铁芯、平衡绕组必须要保持可靠接地，被试绕组中性点端子应该保持其接地性能。并正确的连接分压器与变频电源中的信号线，保证变频电源输出不会出现短路的情况，在进行加压之前，还需要保证分压器与电抗器表面无灰尘和污垢，而被试变压器与试验设备需要可靠接地。
2.2 电力变压器局部放电试验流程
       电力变压器局部放电试验需要依照GB1094.3-2003标准来执行，在试验流程之中，变压器绝缘情况的检查是其中最为重要的环节，并进行ACSD试验，在试验前需要测量局部放电情况，保证变压器的运行环境。
       变压器端子中施加交流电压时，应该保证其波形能够接近正弦波，在进行试验时，其频率应该大于额定频率，并测量好感应试验电压峰值，一般情况下，试验电压值应该为测量电压峰值除以，如果试验电压频率小于或者等于2倍额定频率时，其试验时间应该保证为60秒，若试验频率超过2倍额定频率，其试验时间计算方式为：
在上式之中，f为试验频率，f0为工频频率，t大于15秒。
       进行相间试压时，其电压应该控制在合理范围内，考虑到电力变压器多为单相结构，相间绝缘即可满足设计要求，因此，在试验时选择中性点端子接地方式进行，具体注意事项如下：
当电压小于U₂/3，方可关闭电源；
当电压升高至U₃时，持续时间为5min；
当电压升高至U₂时，持续时间为5min；
当电压再升高至U₁时，持续时间为；
当电压降低至U₂，局部放电时，持续时间为D，其中300kV以下变压器为30min，300kV及以上变压器为60min；
当电压降至U₃时，持续时间为5min；
当电压降低到U₂/3及以下时，方可将电源断开。
2.3 局部放电试验成套装置参数设置
       在进行局部放电试验时，应该按照相关的规程确定好变频电源装置不同部件的技术参数，同时要遵循经济性原则与实用性原则，也要考虑到现在以及未来电力企业发展需求。
       为了保证现场试验需求，需要对变频电源硬件原理图进行分析，了解三极管并联运行情况，将其中可调节频率正弦波信号放大，通过多种反馈形式，修正正弦波电压波形，并使用高压高频电容，减小对试验的不良干扰，利用快速晶闸管的关断实现保护动作的准确性与可靠性，为了解决组件发热问题，需要使用良好的散热与通风措施。在确定变频电源基本参数时，应该考虑以下的问题：
       首先，变频电源输出功率应该能够满足大容量变压器局部放电试压需求，并从现阶段与未来电网发展需求为出发点，考虑到相关的容量裕度。
       其次，为了适应局部放电试验的实际需求，变频电源输出电压波形应该是标准的正弦波，根据种种经验显示，需要将电压输出波形失真度保持在2%以上，这样才能够满足试验需求，而在高频信号引致的局部放大干扰小于50pC时才能够保证测量资料的准确性。
       最后，在设计变频电源结构时应该考虑到运输需求，同时，还要考虑到潮湿地区、寒冷地区、高原地区等地理因素的影响，在试验时应该尽量遵循操作简单的原则，需要满足远距离控制的需求，保证人身安全。