[發明專利]基于方波調制的變壓器低頻加熱頻率的選擇方法

有效

• 申請號: 201410584994.6
• 申請日: 2014-10-27
• 公開（公告）號: CN104333930A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 汪濤;阮羚;周友斌;金濤;謝齊家;賀家慧;高得力
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖北省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H05B6/00
• 分類號: H05B6/00;G01R31/00
• 代理公司: 武漢楚天專利事務所 42113
• 代理人: 孔敏

技術領域

本發明涉及變壓器試驗技術領域，具體是一種基于方波調制的變壓器低頻加熱頻率的選擇方法。

背景技術

隨著輸變電工程的進步和發展，大型電力變壓器在現場組裝、解體大修、完工投運等某些工況下，需要進行加熱干燥。

中國發明專利(申請號201410101817.8)“一種大型電力變壓器低頻加熱裝置和實現方法”中公布了一種低頻加熱方法。這種方法基于短路法實現，將變壓器一側繞組短路，另一側繞組施加低頻的電流，利用短路側繞組流過的低頻短路電流對變壓器進行加熱。其具體電路如圖1所示，包括移相變壓器2和交流-交流變頻裝置3，所述移相變壓器2的輸入端連接三相交流電源1，移相變壓器2的輸出端連接所述交流-交流變頻裝置3的輸入端，交流-交流變頻裝置3的輸出端與被加熱變壓器4的一側端口連接，所述被加熱變壓器4的另一側端口短接；所述交流-交流變頻裝置3包括兩個反向并聯連接的三相整流橋。

該專利在上述裝置的基礎上，利用低頻電流加熱，與工頻加熱相比，輸出同等加熱電流時，所需加熱裝置的容量會大幅減少；且低頻加熱無需進行無功補償。低頻交流電源作為變壓器現場加熱電源，其輸入端由380V站用電供電；被加熱變壓器繞組中流過低頻短路電流發熱，進而加熱變壓器絕緣介質，達到去潮干燥的效果。進一步的，改變低頻交流電源的輸出電壓和頻率，可以調節變壓器繞組的發熱功率；通過測量變壓器繞組溫度和變壓器頂層油溫，可以實時監測被加熱變壓器的溫升。這種基于短路法實現的低頻加熱加熱效率高、裝置體積小，對縮短變壓器的安裝工期、提高變壓器現場加熱干燥效果、改善變壓器絕緣狀態、保障變壓器安全運行具有重要意義，能帶來巨大經濟效益。

但是低頻加熱過程中，如何選擇加熱頻率是需要重點解決的關鍵問題。頻率越低，加熱效率越高，與此同時，變壓器鐵芯磁飽和的風險越大；而頻率亦不能過高，若加熱頻率接近工頻50Hz，則低頻加熱相比工頻加熱的高效、時短的優勢將不復存在。

發明內容

本發明提供一種基于方波調制的變壓器低頻加熱頻率的選擇方法，其結合電源方波調制的特性，可提供一種最佳加熱頻率的計算方法。

本發明的技術方案是：

一種基于方波調制的變壓器低頻加熱頻率的選擇方法，其應用于電力變壓器低頻加熱裝置中，所述電力變壓器低頻加熱裝置包括移相變壓器和交流-交流變頻裝置，所述移相變壓器的輸入端連接三相交流電源，移相變壓器的輸出端連接所述交流-交流變頻裝置的輸入端，交流-交流變頻裝置的輸出端與被加熱變壓器的一側端口連接，所述被加熱變壓器的另一側端口短接；所述交流-交流變頻裝置包括兩個反向并聯連接的三相整流橋，在基于方波調制的變壓器低頻加熱時，交流-交流變頻裝置的輸出電流頻率根據下式計算：

f＝78.54I₂R₂/U_N????????(1)

其中，I₂為被加熱變壓器短路側電流，R₂為被加熱變壓器短路側繞組直流電阻，U_N為被加熱變壓器額定電壓。

本發明在基于短路法的大型電力變壓器低頻加熱時，結合電源方波調制的特性，提供一種最佳加熱頻率的計算方法，可直接應用于基于方波調制的變壓器低頻加熱試驗中電源頻率的計算。

本發明根據低頻加熱時變壓器磁勢平衡方程，巧妙利用變壓器在額定工況下磁芯接近飽和這一設計特點，經推導獲得變壓器利用方波調制電源進行低頻加熱過程中頻率極小值的計算公式。本發明確定低頻加熱頻率極小值的理論依據是在進行低頻加熱時，磁芯不會出現飽和狀態。從理論分析，低頻加熱過程中頻率越低，則加熱效率越高，經濟效益越好。因此，本發明提供的計算低頻加熱頻率最小值的理論計算公式，為大型電力變壓器現場低頻加熱提供了最優的實施方案，實現了低頻加熱經濟效益的最大化。

附圖說明

圖1是現有短路法變壓器低頻加熱裝置的結構示意圖。

圖中：1—三相交流電源，2—移相變壓器，3—交流-交流變頻裝置，4—被加熱變壓器。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進一步說明：

基于方波調制的變壓器進行低頻加熱時，變壓器原邊繞組輸入調制后的方波，副邊繞組短路，通過繞組中流過的短路電流，實現對變壓器的加熱。短路側的電路方程如下：