変圧器を試験するための装置

专利摘要:
静止型周波数変換器２を用いて変圧器を試験するための装置が開示される。静止型周波数変換器２が複数の出力２１、２２、２３を含み、複数の出力２１、２２、２３がフィルタ機構６と接続される。フィルタ機構６も複数の出力３１、３２、３３を含み、出力３１、３２、３３がマッチングトランス８と接続され、マッチングトランス８が、試験のためにそのつど提供される変圧器１５と接続される。フィルタ機構６は、フィルタ変圧器１１である。
公开号:JP2011507220A
申请号:JP2010536366
申请日:2008-12-03
公开日:2011-03-03
发明作者:シュテファン・ウーヴェ；ティーデ・アンドレアス；フアンク・ユーロンク
申请人:マシイネンフアブリーク・ラインハウゼン・ゲゼルシヤフト・ミツト・ベシユレンクテル・ハフツング；
IPC主号:H01F41-00

专利说明:

[0001] 本発明は、変圧器を試験するための装置に関する。特に、本発明は、変圧器を試験するための装置であって、静止型周波数変換器を含み、静止型周波数変換器が複数の出力を有し、それらの出力がフィルタ機構と接続された装置に関する。フィルタ機構も複数の出力を有し、それらの出力がマッチングトランス（整合変圧器）と接続され、マッチングトランスが、試験のためにそのつど提供される変圧器と接続される。]
[0002] さらに、本発明は、高圧試験技法での本発明による装置の使用に関する。]
背景技術

[0003] 非特許文献１が、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ会議の会議録で公開されている。この会議は、１９９１年９月３日〜１９９１年９月６日までフィレンツェで開催された。会議録の発行も同じく１９９１年であった。ＵＰＳシステムの完全なデジタル制御のために、迅速な電流制御および電圧制御を可能にするためのＡＳＩＣがそれに対応して構想された。このＡＳＩＣの使用により、ＵＰＳシステムで、優れた動的挙動を実現することが可能である（迅速なステップ応答、非線形負荷の際のわずかな高調波外乱）。このデジタル回路は、７つのＰＩ制御装置と、正弦波発生器と、アナログデジタル変換器へのインターフェースと、スイッチング信号用のＰＷＭ発生機能とを含む。無停電電源装置（ＵＰＳ）は、停電時にも電気システムが動作しなければならない全ての用途に必要である。]
[0004] 特許文献１が、送電システム用のフィルタを開示している。交流システムでは、多くの場合、望ましくない高調波振動をフィルタ除去する必要がある。多相送電システムは、ある特定のインダクタンスを有する複数の伝送線路からなる。伝送線路には、特性高調波成分と非特性高調波成分とを有する交流が印加される。また、特性高調波成分用の複数のフィルタが伝送線路と結合される。また、インピーダンスを含むさらなるフィルタもあり、このインピーダンスは、伝送線路と結合され、さらに、システム電圧の非特性高調波成分を減衰するために使用される。この特性高調波成分は、インダクタンスと高調波フィルタのインピーダンスとが共振すると生じる大きなインピーダンスを有する電流の非特性高調波成分との相互干渉によって生じる。しかし、この文献は、変圧器の試験には言及していない。]
[0005] 特許文献２が、少なくとも２つの電流源を有する電力供給機構を開示する。各電流源が、割り当てられた少なくとも１つの変換器を介して交流送電網に供給される。生じている特定の倍音振動の振幅を減少させるために、変換器のうち少なくとも１つの変換器の電圧が、制御角によって少なくとも１つの別の変換器に対して位相をずらして、送電網に供給される。]
[0006] 特許文献３も、無停電電源装置を開示する。この無停電電源装置は、チョークコイルと、関連の制御機構を有する電圧中間回路変換器と、大きな漏れインダクタンスを有する変圧器および関連の制御機構を有する送電網切断機構のフィルタコンデンサからなる出力フィルタと、手動バイパススイッチとを含む。変換器として、動力伝達技術における周波数変換器が使用される。この周波数変換器には入力フィルタが直列に接続され、直流電圧接続端子に電池接続装置が提供される。したがって、動力伝達技術における市販の構成要素とＵＳＶ専用の構成要素とを用いて、動力伝達技術の技術的および経済的シナジーを利用した無停電電源装置を構成することができる。この文献も、変圧器の試験を取り扱っていない。]
[0007] 特許文献４は、シーケンス制御によって三相インバータを調整および制御するための方法および回路構成を記載する。この出願の要点は、設備での非対称負荷の際に有利に機能するインバータのシーケンス制御の記載にある。適用例として、インバータとフィルタユニットの間で変圧器を使用することが挙げられている。この変圧器は、変圧にのみ使用される。]
[0008] 特許文献５は、電磁遮蔽された電力供給デバイスを記載し、このデバイスでは、非対称外乱変数を抑制するために、変圧器の二次側での静電遮蔽に加えて電気相殺信号が得られ、逆相で必要信号流路に供給される。]
[0009] 独国特許出願公開第１９２３９８５号明細書
独国特許出願公開第４２３２３５６号明細書
独国特許出願公開第１９５４６４２０号明細書
欧州特許出願公開第０２６８０４６Ａ２号
独国特許出願公開第２６０８５４１Ａ１号]
先行技術

[0010] 「Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ （ＵＰＳ） Ｕｓｉｎｇ ａｎ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）」、Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ会議録]
発明が解決しようとする課題

[0011] 本発明の課題は、変圧器を試験する装置であって、非対称外乱の抑制に関して改良された装置を提供することである。]
課題を解決するための手段

[0012] 上述した課題は、請求項１に記載の特徴を含む装置によって解決される。]
[0013] 本発明では、静止型周波数変換器を用いて変圧器を試験するための装置が提供される。周波数変換器が複数の出力を備え、これらの出力がフィルタ機構と接続され、フィルタ機構も複数の出力を有し、これらの出力がさらにマッチングトランスと接続される。マッチングトランス自体が、試験のためにそのつど提供される変圧器と接続される。フィルタ機構は、フィルタ変圧器である。]
[0014] フィルタ変圧器の一次側と二次側の間に静電遮蔽が提供される。また、フィルタ変圧器の二次側に複数のフィルタコンデンサが提供される。この場合、フィルタコンデンサは星形結線に配置される。]
[0015] 静止型周波数変換器およびフィルタ変圧器が、フィルタコンデンサと共に１つの筐体内に収容されると特に有利である。それにより、試験対象の変圧器への非対称外乱の伝播の抑制が達成される。]
[0016] 以下、例示的実施形態で、本発明およびその利点を添付図面に基づいてより詳細に説明する。]
図面の簡単な説明

[0017] 変圧器試験で使用する周波数変換器を示す図である。この場合、周波数変換器は、ＬＣ正弦波フィルタを有する静止型周波数変換器である。
正弦波フィルタに隣接する周波数変換器の外部導体電圧の概略図である。
インバータ出力での導体−接地間の電圧のパルス周波数ステップを示す図である。
フィルタ変圧器を有する静止型周波数変換器が使用される本発明による装置を示す図である。]
実施例

[0018] 図１は、エネルギー技術の電力変圧器を試験するために使用される従来技術の装置を示す。従来、試験は、回転型変換器（電動機・発電機セット）を用いて行われていた。図１に示されるように、この回転型変換器が、静止型周波数変換器２によって置き換えられる。静止型周波数変換器２は、動力学、摩擦、重力、および適用可能性に関して、回転型変換器に比べて明らかな利点を有する。静止型周波数変換器２は、交流電圧１０を供給される。交流電圧１０は、はじめに整流器に達する。周波数変換器２は、第１の出力２１、第２の出力２２、および第３の出力２３を有する。静止型周波数変換器は、デジタル制御機能および調整機能を有する電圧中間回路変換器である。] 図１
[0019] ここで、周波数変換器２は、必要な可変出力電圧および様々な所要の試験周波数を提供する。その際、試験周波数または試験電圧は、特定の要件を満たさなければならない。ここでは、周波数変換器２は、５％未満の歪み率を有する正弦波形の対称の交流電圧を発生しなければならない。電力変圧器の絶縁システムを検査するために誘導電圧試験が用いられ、その際、部分放電測定が行われる。この測定に影響を及ぼす外乱は、Ｑｓ＝１００ｐＣのＴＥ波基本干渉レベルを超えるべきではない。これは、試験電圧源自体によって引き起こされる外乱も含む。]
[0020] 静止型周波数変換器２の第１の出力２１、第２の出力２２、および第３の出力２３は、正弦波フィルタ６に供給される。正弦波フィルタ６は、ＬＣフィルタとして実現されるローパスフィルタとして働く。正弦波フィルタ６は、第１の出力３１、第２の出力３２、および第３の出力３３を有する。正弦波フィルタ６の第１の出力３１、第２の出力３２、および第３の出力３３は、マッチングトランス８と接続される。マッチングトランス８は、それ自体、さらに試験対象の変圧器１５と接続される。]
[0021] 静止型周波数変換器２の適用における欠点は、静止型周波数変換器２が原理上の限界から、パルス幅変調された長方形の出力電圧を、大きな歪み率をともなって発生させることである。この出力電圧は、この形のままでは電力変圧器の試験に適さない。図１に示されるように、このために、対応する正弦波フィルタ６が使用される。この正弦波フィルタ６を使用した結果を図２に示す。正弦波フィルタ６の使用により、歪み率が５％未満の正弦波形の外部導体電圧を発生することができる。] 図１ 図２
[0022] しかし、図３に、正弦波フィルタ６の使用にもかかわらず引き続き現れる外乱が示されている。正弦波フィルタ６があるにもかかわらず、インバータ出力での導体−接地間の電圧のパルス周波数ステップを抑制することができない（非対称外乱）。したがって、非対称外乱が静止型周波数変換器２から試験対象の変圧器１５に導かれ、それにより部分放電測定にかなりの外乱が生じる。したがって、この非対称外乱が発生していても部分放電測定を可能にするさらなる手段が必要である。] 図３
[0023] ここで、以下の図４に関する説明に先立ち、図１の特徴と同じ特徴に関しては同じ参照符号を使用することを述べておく。フィルタ機構６の本発明による変形により、周波数変換器２の対称の出力電圧をフィルタすることも、非対称外乱を抑制することも可能である。したがって、試験対象の変圧器１５に対する部分放電測定を実施可能にすることができる。] 図１ 図４
[0024] 本発明によれば、フィルタ機構６は、従来の正弦波フィルタではなく、フィルタ変圧器１１を含む。フィルタ変圧器１１は、周波数変換器２の第１の出力２１、第２の出力２２、および第３の出力２３と接続される。フィルタ変圧器１１は、一次側１１１および二次側１１２を含む。フィルタ変圧器１１は、一方でそれ自体の漏れインダクタンスによって、または他方で組み込まれた直列インダクタンスによって、所要のインダクタンスを提供する。フィルタ変圧器１１の二次側１１２は、星形結線１３に配置されたフィルタコンデンサと接続される。星形結線１３によって生じる中性点は接地される（１６）。フィルタ変圧器１１は、周波数変換器２の第１の出力２１、第２の出力２２、および第３の出力２３と星形結線１３のフィルタコンデンサとの間で電位分離を生成する。]
[0025] さらに、フィルタ変圧器１１の一次側１１１と二次側１１２の間に静電遮蔽１７が配置される。この場合、静電遮蔽１７は、非対称外乱の除去にさらに寄与する。当然、同様に静電遮蔽１７も接地されている。]
[0026] フィルタ変圧器１１とフィルタコンデンサの星形結線１３とからなるフィルタ機構６は、第１の出力３１、第２の出力３２、および第３の出力３３でマッチングトランス８と接続される。図１について既述したのと同様に、マッチングトランスは、試験対象の変圧器１５と接続される。フィルタ変圧器１１が、フィルタコンデンサの星形結線１３と共に変換器筐体内に配置されると特に有利である。この空間的配置により、試験対象の変圧器１５への非対称外乱の伝播を抑制することができる。したがって、非対称外乱がフィルタ除去されるので、部分放電測定を行うことができる。] 図１
[0027] フィルタ変圧器１１を高電圧試験技法で使用することが特に有利である。特別な用途として、電力変圧器の試験において、フィルタ変圧器１１は、静止型周波数変換器２の部分放電スプリアス放射（非対称外乱）を抑制するために使用される。既述したように、さらに、フィルタ変圧器１１を変換器筐体内に配置することにより、非対称外乱が試験システム内に伝播されてそこで部分放電測定を妨げることがない。]
[0028] 本発明を、一実施形態に関して説明した。しかし、添付の特許請求の範囲の保護範囲から逸脱することなく変形および変更を行うことができると考えることができる。]

权利要求:

請求項1
変圧器を高電圧試験するための装置であって、静止型周波数変換器（２）を備え、前記静止型周波数変換器（２）が複数の出力（２１、２２、２３）を含み、前記出力（２１、２２、２３）がフィルタ機構（６）と接続され、前記フィルタ機構（６）も複数の出力（３１、３２、３３）を含み、前記出力（３１、３２、３３）がさらにマッチングトランス（８）と接続され、前記マッチングトランス（８）がさらに試験対象の変圧器と接続可能である装置において、前記フィルタ機構（６）がフィルタ変圧器（１１）を有すること、フィルタ変圧器（１１）の一次側（１１１）と二次側（１１２）の間に、接地された静電遮蔽（１７）が設けられること、前記フィルタ変圧器（１１）の二次側（１１２）の各出力でフィルタコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）が分岐されること、前記フィルタコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）が、中性点（１３）を有する星形結線で互いに接続されること、かつ、前記中性点（１３）も接地されていることを特徴とする装置。
請求項2
非対称外乱が試験対象の変圧器（１５）に達しないように、前記静止型周波数変換器（２）と前記フィルタ変圧器（１１）が、前記フィルタコンデンサ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）と共に１つの筐体内に収容されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
請求項3
電圧源（４）と接続された前記静止型周波数変換器（２）によって引き起こされる部分放電測定の外乱が抑制され、前記試験対象の変圧器（１５）に達しないことを特徴とする請求項１または２に記載の装置の使用。