一種基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗方法
【專利摘要】一種基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗方法，根據(jù)基于縮比理論設計的縮比模型具體結構，進行仿真研究獲得縮比模型繞組的分布參數(shù)，確定試驗波形；根據(jù)研究需要，在縮比模型上設置引出抽頭獲取所需試驗波形，并可設置相關故障；制作實際設備，利用縮比模型進行試驗，對制作的電源設備參數(shù)進行調(diào)整得到所需試驗波形；簡化設備結構及試驗方法，獲取繞組電壓分布波形，并可通過設置抽頭設置相應故障進行試驗研究；通過分析研究得到?jīng)_擊電壓下的繞組正常情況及故障情況下的電壓分布特性，利用縮比關系得到原特高壓換流變的電壓分布特性。本發(fā)明可精簡試驗步驟，降低試驗成本，縮短試驗周期，并能研究不同故障情況下的繞組電壓分布特性。
【專利說明】-種基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及特高壓直流輸電設備試驗領域，具體是一種基于縮比模型的特高壓換 流變壓器沖擊耐壓試驗方法。

【背景技術】
[0002] 近年來，多條特高壓直流輸電線路建成投運，還有多條直流輸電線路正在規(guī)劃，同 時也在研究更高電壓等級的特高壓直流輸電技術。作為直流輸電工程中的重要設備之一， 特高壓換流變壓器的穩(wěn)定性和可靠性對整個直流輸電系統(tǒng)的安全運行有著至關重要的作 用。
[0003] 在投入運行前，根據(jù)標準要求，特高壓換流變壓器在現(xiàn)場必須進行沖擊試驗。特高 壓換流變壓器的技術水平高，制造工藝復雜，電壓等級高，在現(xiàn)場進行試驗的難度高，而且 只能獲取入口電壓波形和中性點電流波形，無法對沖擊電壓作用下?lián)Q流變壓器的內(nèi)部特性 進行研究，一旦出現(xiàn)問題，很難查找其具體原因，需要對試驗關鍵技術進行研究。
[0004] 然而，如果采用大型試驗設備進行研究，成本高，而且難W獲取所需的相關試驗數(shù) 據(jù)，沒有相關試驗數(shù)據(jù)，又難W改進試驗技術。降低試驗成本，縮短試品制造周期，測量獲取 合理的相關試驗數(shù)據(jù)，對換流變壓器的沖擊耐壓試驗研究有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，提供一種基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗方 法，該縮比模型試驗所需的設備電壓等級降低，可精簡試驗步驟，降低試驗成本，縮短試驗 周期，并能研究不同故障情況下的繞組電壓分布特性，為故障診斷和絕緣設計提供依據(jù)。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：
[0007] -種基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗方法，包括如下步驟：
[000引步驟一，根據(jù)基于縮比理論設計的縮比模型結構，對內(nèi)部線圈結構建模仿真，得到 縮比模型繞組的電容、電感和電阻的分布參數(shù)，然后模擬實際的試驗設備搭建回路，通過調(diào) 整電壓源電容參數(shù)和電阻參數(shù)獲得所需試驗波形；
[0009] 步驟二，在縮比模型上設置多個引出抽頭W獲取所需試驗波形；
[0010] 步驟H，根據(jù)仿真所得分布參數(shù)和設計要求制作實際的主電容波前電阻Ri、放 電電阻R2、采樣電阻Rs,連接組成試驗回路，根據(jù)試驗波形對試驗回路的電容參數(shù)和電阻參 數(shù)進行調(diào)整，最終得到所需試驗波形；
[0011] 步驟四，確定沖擊電壓源參數(shù)后，在低電壓等級下進行試驗，首先測量沖擊電壓下 各個引出抽頭的電壓分布特性；利用設置的引出抽頭模擬不同的故障情況，通過試驗得到 典型故障情況下內(nèi)部繞組上電壓波形及中性點電流波形，分析研究典型故障情況下的繞組 電壓分布特性及繞組傳遞函數(shù)特性，同時與仿真結果進行對比分析；
[0012] 步驟五，通過分析研究得到?jīng)_擊電壓下的繞組正常情況及故障情況下的電壓分布 特性，利用縮比關系反推得到原特高壓換流變的電壓分布特性。
[0013] 進一步的，主電容C、火花間隙G、波前電阻Rl和放電電阻R2依次串聯(lián)連接，波前 電阻Rl和放電電阻R2的節(jié)點經(jīng)電阻分壓器接地，特高壓換流變壓器縮比模型的網(wǎng)側繞組 與放電電阻R2并聯(lián)連接，特高壓換流變壓器縮比模型設置與測量設備連接的引出抽頭，特 高壓換流變壓器縮比模型的中性點經(jīng)采樣電阻Rs接地。
[0014] 進一步的，利用設置的引出抽頭模擬不同的故障情況具體為；利用設置的引出抽 頭模擬接地故障，利用引出抽頭兩兩組合模擬不同的短路故障。
[0015] 進一步的，所述短路故障包括面間短路、面地短路。
[0016] 本發(fā)明具有如下有益效果：
[0017] 與直接進行特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗對其絕緣性能測試評估相比，本發(fā)明 采用縮比模型進行沖擊耐壓試驗，對其絕緣性能進行評估測試，可W降低成本，縮短周期， 而且能夠獲得正常與故障情況下的沖擊電壓下各繞組的電壓分布特性，可W為特高壓換流 變壓器沖擊電壓下的故障診斷提供依據(jù)；由于縮比模型體積小，電壓等級低，試驗回路元件 配置簡化，試驗調(diào)試更加方便，因此也可W降低試驗的成本，并得到原模型試驗不能獲取的 試驗數(shù)據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗方法的接線圖；
[0019] 圖2是原模型典型線圈首端時域電壓分布波形；
[0020] 圖3是本發(fā)明縮比模型典型線圈首端時域電壓分布波形。

【具體實施方式】
[0021] 下面將結合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0022] 圖1為基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗的接線圖，其中Cl為主電 容，Ri為波前電阻，Rs為放電電阻，Rs為采樣電阻。G為火花間隙，主電容C、火花間隙G、波 前電阻Rl和放電電阻R2依次串聯(lián)連接，波前電阻Rl和放電電阻R2的節(jié)點經(jīng)電阻分壓器 接地，特高壓換流變壓器縮比模型的網(wǎng)側繞組與放電電阻R2并聯(lián)連接，特高壓換流變壓器 縮比模型設置與測量設備連接的引出抽頭，特高壓換流變壓器縮比模型的中性點經(jīng)采樣電 阻Rs接地。
[0023] 電阻分壓器用于測量沖擊電壓波形，特高壓換流變壓器縮比模型的引出抽頭接測 量設備W進行數(shù)據(jù)采集，采樣電阻Rs用于測量中性點電流。
[0024] 本實施例中，W型號為ZZDFPZ-405200/500-400的換流變壓器為研究對象，采用 W下步驟進行耐壓試驗研究。
[00巧]步驟一，根據(jù)基于縮比理論設計的特高壓換流變壓器的縮比模型，縮比模型的網(wǎng) 側繞組和閥側繞組的結構參數(shù)如表1所示，其網(wǎng)側繞組根據(jù)屏蔽方式不同W及繞組繞制不 同共分為5類。
[0026] 利用仿真軟件ANSOFT建立了 2維模型計算其繞組的電容、電感和電阻的分布參 數(shù)，在電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD中建立主電容波前電阻Ri、放電電阻R2、采樣電阻Rs W 及分布參數(shù)網(wǎng)絡共同構成的模擬試驗回路，用理想開關G代替火花間隙，對其進行仿真。此 處建立的縮比模型縮比因子為1/5,即基本長寬尺寸縮小為原模型的1/5大小，根據(jù)縮比原 理，沖擊波形的頻率要相應調(diào)整，例如，標準雷電沖擊電壓為I. 2/50 y s，則縮比模型試驗時 期沖擊電壓為0.24/10 US。此處為通過調(diào)整Cl、Ri、Ra和Rs得到所需的波形。此處試驗沖 擊電壓波不是標準的沖擊電壓波，而是根據(jù)縮比模型的縮比關系進行相應比例調(diào)整所得的 波形。
[0027] 表1縮比模型繞組參數(shù)
[0028]

【權利要求】
1. 一種基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗方法，其特征在于包括如下步 驟： 步驟一，根據(jù)基于縮比理論設計的縮比模型結構，對內(nèi)部線圈結構建模仿真，得到縮比 模型繞組的電容、電感和電阻的分布參數(shù)，然后模擬實際的試驗設備搭建回路，通過調(diào)整電 壓源電容參數(shù)和電阻參數(shù)獲得所需試驗波形； 步驟二，在縮比模型上設置多個引出抽頭以獲取所需試驗波形； 步驟三，根據(jù)仿真所得分布參數(shù)和設計要求制作實際的主電容Ci、波前電阻Ri、放電電 阻R2、采樣電阻R3，連接組成試驗回路，根據(jù)試驗波形對試驗回路的電容參數(shù)和電阻參數(shù)進 行調(diào)整，最終得到所需試驗波形； 步驟四，確定沖擊電壓源參數(shù)后，在低電壓等級下進行試驗，首先測量沖擊電壓下各個 引出抽頭的電壓分布特性；利用設置的引出抽頭模擬不同的故障情況，通過試驗得到典型 故障情況下內(nèi)部繞組上電壓波形及中性點電流波形，分析研究典型故障情況下的繞組電壓 分布特性及繞組傳遞函數(shù)特性，同時與仿真結果進行對比分析； 步驟五，通過分析研究得到?jīng)_擊電壓下的繞組正常情況及故障情況下的電壓分布特 性，利用縮比關系反推得到原特高壓換流變的電壓分布特性。
2. 如權利要求1所述的基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗方法，其特征 在于：主電容C、火花間隙G、波前電阻R1和放電電阻R2依次串聯(lián)連接，波前電阻R1和放電 電阻R2的節(jié)點經(jīng)電阻分壓器接地，特高壓換流變壓器縮比模型的網(wǎng)側繞組與放電電阻R2 并聯(lián)連接，特高壓換流變壓器縮比模型設置與測量設備連接的引出抽頭，特高壓換流變壓 器縮比模型的中性點經(jīng)采樣電阻R 3接地。
3. 如權利要求1所述的基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗方法，其特征 在于：利用設置的引出抽頭模擬不同的故障情況具體為：利用設置的引出抽頭模擬接地故 障，利用引出抽頭兩兩組合模擬不同的短路故障。
4. 如權利要求3所述的基于縮比模型的特高壓換流變壓器沖擊耐壓試驗方法，其特征 在于：所述短路故障包括匝間短路、匝地短路。
【文檔編號】G01R31/12GK104237758SQ201410538759
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權日:2014年10月13日
【發(fā)明者】阮羚, 賀家慧, 謝齊家, 周友斌, 汪濤, 鄧萬婷, 高得力 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學研究院