[实用新型]一种基于方波调制的大型电力变压器低频加热装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及大型电力变压器的试验装置，具体说是一种基于方波调制的大型电力变压器低频加热装置。本实用新型中提到的大型变压器是指电压等级为500kV及以上的电力变压器，包括换流变压器。

背景技术

大型电力变压器体积大、重量重，成品运输十分不易。因此，电力工程中倾向于采用拆分运输、现场组装的建设模式。变压器现场组装的过程中，绝缘件可能因暴露在空气中受潮，因此在安装完成之后投运之前，需对变压器进行加热处理，使内部的水分排出，提高绝缘件的干燥强度，进而提高电气强度，保证安全运行。变压器在解体大修之后，同样需进行加热干燥处理。在气候条件严寒的情况下，大型电力变压器投运，也需将变压器加热到规定的温度下方能投运。

现有的变压器加热干燥处理的方法有：热油循环或喷淋、热风循环、真空干燥、“短路法”等等。

热油循环、热风循环、真空干燥法属于外部加热法，现场应用时加热效率低、耗时长、在外部环境温度较低的情况下难以达到较好的加热效果。如公告号为CN101692402A的专利中提到用真空罐进行变压器干燥加热，但此方法只适用于变压器制造厂房内，难以现场应用。

“短路法”是使变压器绕组内部流过短路电流，从器身内部加热，能大大提高效率，缩短加热时间。如公告号CN103151720A的专利中公布了利用短路法从内部加热变压器油。但目前“短路法”主要采用工频，电源不仅要提供用于绕组发热的有功功率，还要提供变压器消耗的无功，需要的电源容量大，现场使用困难；若采用电容补偿，会使得加热装置庞大，不便移动，难以现场应用。

因此，基于短路法，研究变压器加热效率更高、装置体积更小的新技术，对缩短变压器的安装工期、提高变压器现场加热干燥效果、改善变压器绝缘状态、保障变压器安全运行具有重要意义，能带来巨大经济效益。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是解决上述问题，提供一种高效率的基于方波调制的大型电力变压器低频加热装置。

所述基于方波调制的大型电力变压器低频加热装置，其特征是：包括移相变压器和交流-交流变频装置，所述移相变压器的输出端连接所述交流-交流变频装置的输入端，交流-交流变频装置的输出端与被加热变压器的一侧端口连接，用于在被加热变压器的另一侧端口短接时对被加热变压器进行低频加热；

所述交流-交流变频装置包括变频器方波控制单元、输出信号采集模块和变频电源主回路，所述变频电源主回路设有两个反向并联连接的三相整流桥，所述三相整流桥由半导体开关控制整流输出信号，所述变频器方波控制单元包括方波调制单元、反馈控制模块和过零触发控制器；

所述变频器方波控制单元输出控制所述变频电源主回路的整流桥，由该整流桥输出方波电压到被加热变压器，所述输出信号采集模块将被加热变压器的信号采集反馈到所述变频器方波控制单元的反馈控制模块，所述过零触发控制器接收所述方波调制单元的信号和反馈控制模块的输出信号，控制变频电源主回路的整流桥半导体开关。

在所述被加热变压器上设有温度传感器，所述方波调制单元设有频率调节模块，根据温度传感器的反馈信号通过调节频率调节模块控制被加热变压器的电流。

所述变频器方波控制单元设有保护控制电路，用于对所述控制变频电源主回路和过零触发控制器进行限制和保护。

本实用新型利用低频电流加热，与工频加热相比，输出同等加热电流时，所需加热装置的容量会大幅减少；且低频加热无需进行无功补偿。从变压器绕组内部加热，加热快、效率高，且装置体积小、重量轻、便于移动式应用。

所述低频交流电源由“交—交”变换电路构成，采用两组桥式整流电路反向并联而成。两组桥式全控整流电路周期性交换导通的正负方向，实现电压的交变输出。每组整流桥均由6个晶闸管构成，通过控制每个晶闸管的导通角对电路的输出电压进行调节。

所述低频交流电源的控制方式采用方波调制，使整流桥工作在导通和闭锁两种状态下，输出至负载两端的电压近似为方波。低频交流电源输出电压为准方波，电流接近于方波，晶闸管开关频率低、工作效率高，功率因数接近于1。在前半个周期内，让P组整流桥基本上工作在0度触发，N组整流桥处于闭锁状态；在后半个周期内，让N组整流桥基本上工作在0度触发，P组整流桥处于闭锁状态,使输出电压呈方波变化。由于回路功率因数接近于1，加热电源输出功率几乎都是用于绕组发热的有功功率，加热效率更高。

本实用新型相比现有技术的优势是：