DL∕T 1998-2019 感应滤波变压器成套设备使用技术条件(电力).pdf

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1、ICS 29.180 K 41 备案号：63143-2018 中华人民共和国电力行业标准 DL/T 1998 2019 感应滤波变压器成套设备使用技术条件 Technical specifications for inductive filtering transformer equipment 2019-06-04发布 2019-10-01实施 国家能源局 发 布 DL/T 1998 2019 I目 次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.2 4 缩略语.3 5 工作原理.3 6 使用条件.4 7 技术要求.4 8 试验.6 9 运行与维护.9 10 标志、包装

2、、起吊、运输和贮存.9 附录 A（规范性附录）多绕组变压器中感应滤波绕组等值短路阻抗计算方法.10 附录 B（资料性附录）感应滤波原理.12 附录 C（规范性附录）感应滤波变压器成套设备设计步骤.25 DL/T 1998 2019 II 前 言 本标准按照 GB/T 1.1-2009标准化工作导则 第 1 部分：标准的结构和编写的规则编写。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由电力行业电力变压器标准化技术委员会（DL/TC 02）归口。本标准起草单位：国网湖南省电力有限公司、湖南大学、国网湖南省电力有限公司电力科学研究院、国网湖南省电力有限公司检修公司、湖南华大紫光科技股份有限公司、中国电力

3、科学研究院有限公司、国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司、特变电工衡阳变压器有限公司。本标准主要起草人：周冠东、陈跃辉、潘力强、罗隆福、张志文、汪霄飞、刘卫东、于浩、严文交、张淑珍、关健昕、赵坤、刘国训。本标准首次发布。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条1号，100761）。DL/T 1998 2019 1感应滤波变压器成套设备使用技术条件 1 范围 本标准规定了感应滤波变压器成套设备（以下简称成套设备）的术语和定义、缩略语、工作原理、使用条件、技术要求、试验项目和方法、运行和维护，以及铭牌、运输和贮存等。本标准适用于感应滤波变压器高压侧标

4、称电压6kV至220kV，额定容量5MVA及以上成套设备的设计、制造、订货与使用。2 规范性引用文件 下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB 1094.1 电力变压器 第1部分 总则 GB 1094.2 电力变压器 第2部分 液浸式变压器的温升 GB 1094.5 电力变压器 第5部分 承受短路的能力 GB/T 1094.6 电力变压器 第6部分 电抗器 GB 1094.11 电力变压器 第11部分 干式变压器 GB 20840 互感器 GB 1984 交流高压断路器 G

5、B 1985 高压交流隔离开关和接地开关 GB/T 6451 油浸式电力变压器技术参数和要求 GB/T 10228 干式电力变压器技术参数和要求 GB/T 11024.111024.4 标称电压1000V以上交流电力系统用并联电容器 GB 11032 交流无间隙金属氧化物避雷器 GB/T 13729 远动终端设备 GB/T 17626.7 电磁兼容 试验和测量技术 供电系统及所连接设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则 GB/T 19862 电能质量监测设备通用要求 GB/T 26868 高压滤波装置设计与应用导则 GB 50150 电气装置安装工程 电气设备交接试验标准 DL/T 393 输变

6、电设备状态检修试验规程 DL/T 572 电力变压器运行规程 DL/T 573 电力变压器检修导则 DL/T 596 电力设备预防性试验规程 DL/T 672 变电所电压无功调节控制装置订货技术条件 JB/T 10931 高压电力滤波装置 SD 325 电力系统电压和无功电力技术导则 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。3.1 DL/T 1998 2019 2 感应滤波 inductive filtering 通过变压器增设特殊绕组滤除谐波的一种方式。3.2 感应滤波绕组 inductive filtering winding 在变压器中，增设的等值短路阻抗百分比趋近于零的连接调谐与无

7、功补偿装置的绕组。3.3 感应滤波变压器 inductive filtering transformer（iFT）含有感应滤波绕组的变压器。3.4 调谐与无功补偿装置 tuning and var compensating installation（iTVC）由电容器和电抗器等组成，连接变压器感应滤波绕组，为特定频率的谐波电流提供趋近于零阻抗的通路，兼具无功补偿功能的设备组合。3.5 感应滤波监控系统 inductive filtering control system（iFC）对感应滤波变压器（iFT）及调谐与无功补偿装置（iTVC）进行监视、控制的软硬件集成系统。3.6 感应滤波变压器成套

8、设备 inductive filtering transformer equipment 成套设备由感应滤波变压器（iFT）、调谐与无功补偿装置（iTVC）及监控系统（iFC）组成。3.7 调谐支路 tuned branch 主要由电抗器（L）、电容器（C）等组成的对特定次数谐波呈现低阻抗的电路。对基波而言可补偿容性无功。3.8 成套设备的额定容量 rated capacity of inductive filtering transformer equipment 感应滤波变压器的额定容量。4 缩略语 下列缩略语适用于本标准。AGC：自动发电控制（automatic generation c

9、ontrol）AVC：自动电压控制（automatic voltage control）5 工作原理 DL/T 1998 2019 35.1 感应滤波实现方法 通过在变压器铁芯上增加一个绕组，并与外部调谐支路一起构成特定频率下阻抗趋近于零的回路，以抑制铁芯中的谐波主磁通，谐波电流回路的总阻抗应尽可能小。5.2 成套设备连接方式 典型的三绕组感应滤波变压器成套设备连接示意图如图 1 所示：.负荷1L负荷2负荷m.感应滤波变压器U1/U2/U3220kV母线35kV母线LL110kV母线35kV母线 图中：n调谐支路数 m负载个数 图1 典型三绕组感应滤波变压器成套设备连接示意图 5.3 感应滤波

10、变压器绕组布置 变压器感应滤波绕组的位置应设置在高压绕组和低压绕组之间，典型三绕组感应滤波变压器的感应滤波绕组的设置位置如图 2 所示：DL/T 1998 2019 4 图2 典型三绕组变压器感应滤波绕组设置位置示意图 6 使用条件 成套设备各组成部件的使用条件应符合相关标准的规定：a)感应滤波变压器应符合 GB 1094.1、GB 1094.11 或 DL/T 941 的规定；b)调谐与无功补偿装置应符合 JB/T 10931 的规定；c)感应滤波监控系统应符合 GB/T 19862 的规定。7 技术要求 7.1 一般规定 成套设备各组成部件的性能参数和技术要求应符合相关标准的规定：a)感应

11、滤波变压器应符合 GB/T 6451 或 GB/T 10228 的规定，用户应提供使用地点的谐波成分及电流大小；b)调谐与无功补偿装置应符合 GB/T 1094.6、GB/T 11024.111024.4、GB/T 26868 和 JB/T 10931的规定；c)感应滤波监控系统应符合 GB/T 13729、GB/T 19862 和 DL/T 672 的规定。7.2 感应滤波变压器 7.2.1 感应滤波绕组的额定电压 感应滤波绕组的额定电压应按相关国家和行业的标准以及实际需求选择。7.2.2 感应滤波绕组额定容量 感应滤波绕组额定容量宜选取为调谐与无功补偿装置基波容量的1.2倍以上。7.2.3

12、 额定频率 感应滤波变压器的额定频率应为50Hz。7.2.4 绕组接线方式 当感应滤波变压器的高压绕组和低压绕组同时采用Y型连接时，感应滤波绕组应采用D型连接。7.2.5 等值短路阻抗百分比 感应滤波绕组的等值短路阻抗百分比（绝对值）应不大于0.1%。7.2.6 绕组承受短路的能力 绕组承受短路的能力应符合GB 1094.5的规定。7.2.7 感应滤波绕组温升 感应滤波绕组的温升应考虑谐波所产生的损耗，温升限值应符合GB 1094.2或GB 1094.11的规定。7.2.8 其他 除7.2.17.2.7之外的其他要求应符合GB/T 6451或GB/T 10228的规定。DL/T 1998 20

13、19 57.3 调谐与无功补偿装置 7.3.1 调谐支路及容量计算 调谐支路及容量计算应根据流入变压器的电流谐波特性确定调谐频率及支路数，调谐与无功补偿装置的基波无功容量及各支路容量分配应符合GB/T 26868的规定。7.3.2 电抗器 调谐与无功补偿装置选用的电抗器，其技术性能应符合GB/T 1094.6的规定。电抗器宜采用可调感形式，调感范围应依据所配电容器组的电容偏差确定。电抗器的品质因数宜符合表1的规定。表 1 电抗器的品质因数 电抗器品质因数 调谐次数 h 基波（50Hz）品质因数 谐波（h 50Hz）品质因数 2 次 60 100 3 次 50 140 4 次及以上 40 150

14、 7.3.3 电容器 调谐与无功补偿装置选用的电容器，其技术性能应符合GB/T 11024.111024.4的规定。7.4 感应滤波监控系统 7.4.1 系统组成 感应滤波监控系统由电能质量监测系统、电压功率综合控制装置及远动终端设备等组成。7.4.2 主要技术要求 1.1.1.1 7.4.2.1 系统应具有电能质量监测、电压自动调节、系统功率优化控制及远动通信等功能。1.1.1.2 7.4.2.2 模块组成包括电能质量监测、感应滤波变压器档位测量及调节、电压功率优化控制、远动通信等模块。1.1.1.3 7.4.2.3 控制目标应符合下列要求：a)远动通信应符合 GB/T 13729 的规定；

15、b)所选用的电压功率综合控制装置应满足新能源电厂（如风力发电、光伏发电等）对有功、无功、电压、发电机运行状态的调节控制要求（具备 AVC、AGC 功能）。7.4.2.4 准确度：a）电压 0.5 级；b）电流 0.5 级。7.5 其它设备 7.5.1 断路器 断路器应符合GB 1984的规定。7.5.2 隔离开关 隔离开关应符合GB 1985的规定。DL/T 1998 2019 6 7.5.3 避雷器 避雷器应符合GB 11032的规定。7.5.4 互感器 互感器应符合GB 20840的规定。8 试验 8.1 一般规定 设备试验分例行试验、型式试验、特殊试验、交接试验和现场试验五类。成套设备及

16、各组成部件的试验除应符合各组成部件相关标准的规定，还应符合本标准的规定，试验项目及要求见表2。表 2 试验项目及要求 序号 试验项目 依据标准 例行试验 型式试验 特殊试验 交接试验 现场试验一、感应滤波变压器 1 短路阻抗和负载损耗测量 GB 1094.1 2 温升试验 GB 1094.2和GB 1094.11 3 承受短路能力试验 GB 1094.5 二、电抗器 1 损耗和品质因数测量 GB/T 1094.6 2 温升试验 GB/T 1094.6 三、感应滤波监控系统 1 谐波电流和谐波电压准确度校验 GB/T 19862 四、成套设备 1 谐波测量 GB/T 17626.7 2 电压及功

17、率因数测量 SD 325 3 控制功能检查GB/T 13729 4 监视功能检查GB/T 19862 5 远动及通信功能检查 GB/T 13729 注：“”代表必做项，“”代表选作项。DL/T 1998 2019 78.2 例行试验 8.2.1 成套设备各组成部件的例行试验项目和方法 成套设备各组成部件的例行试验项目和方法应符合相关标准的规定：a)感应滤波变压器应符合 GB 1094.1 和 GB 1094.11 规定；b)调谐与无功补偿装置应符合 GB/T 26868 的规定；c)感应滤波监控系统应符合 GB/T 19862 的规定；d)断路器应符合 GB 1984 的规定；e)隔离开关应符

18、合 GB 1985 的规定；f)避雷器应符合 GB 11032 的规定；g)电流互感器应符合 GB 1208 的规定，电压互感器应符合 GB 1207 或 GB/T 4703 的规定。8.2.2 感应滤波变压器的短路阻抗和负载损耗测量 感应滤波变压器的短路阻抗和负载损耗测量应符合GB 1094.1的规定，试验电流值应为工频等效电流值，工频等效电流值按式（1）计算。感应滤波绕组的等值短路阻抗百分比（绝对值）经测试及计算得出的结果应符合7.2.5的规定，感应滤波绕组的等值短路阻抗百分比的计算方法应符合附录A的规定。=hhII12 （1）式中：I工频等效电流值；h谐波次数 Ih第h次谐波电流的有效值

19、。8.2.3 电抗器的损耗和品质因数测量 电抗器的损耗和品质因数测量应符合GB/T1094.6的规定。8.2.4 感应滤波监控系统的谐波电流和谐波电压准确度校验 感应滤波监控系统的谐波电流和谐波电压准确度校验应符合GB/T 19862的规定。8.3 型式试验 8.3.1 成套设备各组成部件的型式试验项目和方法 成套设备各组成部件的型式试验项目和方法应符合相关标准的规定：a)感应滤波变压器应符合 GB 1094.1 和 GB 1094.11 的规定；b)调谐与无功补偿装置应符合 GB/T 26868 的规定；c)感应滤波监控系统应符合 GB/T 19862 的规定；d)断路器应符合 GB 198

20、4 的规定；e)隔离开关应符合 GB 1985 的规定；f)避雷器应符合 GB 11032 的规定。g)互感器应符合 GB 20840 的规定。8.3.2 感应滤波变压器的温升试验 温升试验应符合GB 1094.2或GB 1094.11的规定，采用短路法进行温升试验时，负载损耗应按8.2.2进行计算。8.3.3 电抗器的损耗和品质因数测量 电抗器的损耗和品质因数测量应符合GB/T1094.6的规定。DL/T 1998 2019 8 8.3.4 电抗器的温升试验 电抗器的温升试验应符合GB/T1094.6的规定，试验电流值应为工频等效电流值，工频等效电流值按式（1）计算。8.4 特殊试验 感应滤

21、波变压器的特殊试验项目和方法应符合GB 1094.1和GB 1094.11规定。8.5 交接试验 8.5.1 成套设备各组成部件的交接试验 成套设备各组成部件的交接试验应符合GB 50150的规定，感应滤波监控系统的交接试验还应符合GB/T 13729和GB/T 19862的规定。成套设备投运后还应进行系统谐波、电压、功率因数及监视功能检查测试。8.5.2 成套设备谐波测量 系统的谐波电压或用户规定测试点的谐波电流测量方法应符合GB/T 17626.7的规定。8.5.3 成套设备电压及功率因数测量 成套设备电压及功率因数测量应符合SD 325的规定，功率因数应满足用户订货技术条件的要求。8.5

22、.4 成套设备控制功能检查 成套设备控制功能检查应能实现感应滤波变压器档位调节、调谐及对无功补偿装置等的控制。控制功能应符合GB/T 13729的规定。8.5.5 成套设备监视功能检查 成套设备监视功能检查应符合GB/T 19862的规定。8.5.6 成套设备远动及通信功能检查 成套设备远动及通信功能检查应符合GB/T 13729的规定。8.6 现场试验 成套设备各组成部件的现场试验应符合DL/T 393的规定，感应滤波监控系统的现场试验还应符合GB/T 13729和GB/T 19862的规定。9 运行与维护 成套设备各组成部件的运行与维护应按相关标准的规定执行：a)感应滤波变压器应按 DL/

23、T 393、DL/T 572、DL/T 573 和 DL/T 596 的规定；b)调谐与无功补偿装置应按 GB/T 26868 的规定。10 标志、包装、起吊、运输和贮存 成套设备各组成部件的标志、包装、起吊、运输和贮存应符合相关标准的规定：a)感应滤波变压器应符合 GB/T 6451 或 GB/T 10228 的规定；b)调谐与无功补偿装置应符合 JB/T 10931 的规定；c)感应滤波监控系统应符合 GB/T 13729 的规定。DL/T 1998 2019 9附 录 A（规范性附录）多绕组变压器中感应滤波绕组等值短路阻抗计算方法 A.1 三绕组变压器 对于三绕组变压器，感应滤波绕组 3

24、 的等值短路阻抗应按式(A.1)计算：1323123122kkkZZZZ+=(A.1)式中：Z312 感应滤波绕组 3 的等值短路阻抗，单位：欧姆 Zk13高压绕组 1 对滤波绕组 3 的短路阻抗，单位：欧姆 Zk23低压绕组 2 对滤波绕组 3 的短路阻抗，单位：欧姆 Zk12高压绕组 1 对低压绕组 2 的短路阻抗，单位：欧姆 Z312、Zk13、Zk23、Zk12均已折算到高压绕组侧。感应滤波绕组 3 的等值短路阻抗百分比 Z312(%)应按式(A.2)计算：Z312(%)=Z312/Z1b100%(A.2)式中：Z1b为高压绕组的基准阻抗，单位：欧姆。A.2 四绕组变压器 对于四绕组变

25、压器，感应滤波绕组 4 的等值短路阻抗应按式(A.3)计算：41241341232ZZZ+=(A.3)式中：Z4123感应滤波绕组 4 的等值短路阻抗，单位：欧姆 Z412视其为由高压绕组 1、滤波绕组 4 及低压绕组 2 构成的三绕组变压器中，感应滤波绕组 4 对应的等值短路阻抗绝对值，单位：欧姆 Z413视其为由高压绕组 1、滤波绕组 4 及低压绕组 3 构成的三绕组变压器中，感应滤波绕组 4 对应的等值短路阻抗绝对值，单位：欧姆 Z412、Z413 的计算方法参考三绕组变压器中的感应滤波绕组的等值短路阻抗的计算方法,分别对应式(A.4)、(A.5)：DL/T 1998 2019 10 1

26、424124122kkkZZZZ+=(A.4)1434134132kkkZZZZ+=(A.5)式中：Zk14高压绕组 1 对滤波绕组 4 的短路阻抗，单位：欧姆 Zk24低压绕组 2 对滤波绕组 4 的短路阻抗，单位：欧姆 Zk12高压绕组 1 对低压绕组 2 的短路阻抗，单位：欧姆 Zk34低压绕组 3 对滤波绕组 4 的短路阻抗，单位：欧姆 Zk13高压绕组 1 对低压绕组 3 的短路阻抗，单位：欧姆 Z4123、Z412、Z413、Zk14、Zk24、Zk12、Zk34、Zk13均已折算到高压绕组侧。感应滤波绕组 4 的等值短路阻抗百分比 Z4123(%)应按式(A.6)计算：()412

27、341231%/100%bZZZ=(A.6)式中：Z1b为高压绕组的基准阻抗，单位：欧姆。DL/T 1998 2019 11 附 录 B（资料性附录）感应滤波原理 B.1 感应滤波理论 B.1.1 感应滤波定义 感应滤波是通过电磁感应原理实现滤波的方法。通过在变压器绕组中增设一套等值阻抗为零的绕组，外接特定次全调谐 LC 滤波支路，构成相应次谐波短路环。当负载绕组中存在谐波电流时，根据电磁感应原理，谐波短路环中将感应出相应次谐波电流，该电流在增设的绕组中产生的谐波磁动势与负载绕组中的谐波磁动势大小相等、方向相反，使得一次绕组中的特定次谐波磁动势和谐波电流大幅降低，实现谐波的良好抑制。B.1.2

28、 感应滤波理论 B.1.2.1 单相感应滤波变压器的基本拓扑 单相感应滤波变压器的基本结构如图B.1(a)所示。图B.1(a)中，变压器由铁心，一次绕组W1，二次绕组W2和W3组成。W1绕组接入电源，称为电源绕组；W2绕组接入感应滤波器，称为滤波绕组；W3绕组接入非线性负载，称为负载绕组。负载绕组与滤波绕组的匝数根据需要选定。按照两个二次绕组之间是否有电的联系，可以构造出两种基本类型的感应滤波变压器，本文分别称之为感应型感应滤波变压器和自耦型感应滤波变压器，如图B.1(b)和图B.1(c)所示。感应型感应滤波变压器的负载绕组与滤波绕组之间没有电的联系，滤波绕组纯粹通过电磁感应原理产生与负载谐波

29、电流方向相反的谐波电流。自耦型感应滤波变压器的二次绕组不仅有磁的联系，而且有电的联系，滤波器一端与负载有公共连接点，另一端连到二次绕组的抽头位置，滤波绕组不单纯进行谐波抑制，且参与有功传输，可提高变压器的材料利用率。1W3W2W1W3W2W性感应滤波器3W2W1W感应滤波器非线性负载 DL/T 1998 2019 12(a)三绕组 (b)感应型 (c)自耦型 图B.1 感应滤波变压器的基本结构 B.1.2.2 感应型感应滤波变压器的基本原理 感应型感应滤波变压器的谐波模型如图B.2(a)所示。对于谐波源W3绕组可视为一次绕组；W2和W1可视为二次绕组。图B.2(a)中，假定电源电压中无谐波分量

30、，谐波源作为电流源snI处理，W1、W2和W3绕组中的谐波电流分别为nI1、nI2和nI3，滤波器支路的谐波电流为fnI。1W3W2WfnZsnIfnInZ1nZ3nZ2fnZsnIfnInI3nI1nI2(a)谐波模型 (b)等效电路 图B.2 感应型感应滤波变压器的谐波等效模型 设变压器一次侧绕组W1的等值谐波阻抗为nZ1，二次侧绕组W2的等值谐波阻抗为nZ2，滤波绕组W3的等值谐波阻抗为nZ3，滤波器的谐波阻抗为fnZ，其等效模型如图2(b)所示。W1绕组、W2绕组和W3绕组的等值谐波阻抗可用式(1)表示：+=+=+=)(21)(21)(21)3(1232313)2(1323212)1(

31、2313121nnnnnnnnnnnnZZZZZZZZZZZZ （B.1）式中：12nZ、13nZ、23nZ分别为W1绕组与W2绕组、W3绕组与W1绕组及W3绕组与W2绕组之间的n次谐波短路阻抗。由图B.2(b)所示的谐波等效模型，可列写n次谐波电流方程和谐波电压方程为：fnnsnnIIII=23 (B.2)fnfnfnfnnnIZUUUU=210 (B.3)根据图B.2(a)所示，不计谐波励磁电流，可得n次谐波电流满足的磁势平衡方程为：DL/T 1998 2019 130)3(2)3(13=+nnnIII (B.4)式中：nnIWWI131)3(1=；nnIWWI232)3(2=。由多绕组变

32、压器理论可得：nnnnnnnnnnnnZIZIUUZIZIUU3)3(132)3(2)3(233)3(231)3(1)3(13=(B.5)式中：nnUWWU113)3(1=，nnUWWU223)3(2=。把nU1的表达式代入式(B.5)的第一式，可得：nnnnnZIWWZIWWU3232311313=(B.6)把nU2的表达式代入式(B.5)的第二式，可得：nnnnnnZIWWZIWWUWWU3131322322233=(B.7)结合式(B.6)、(B.7)可求得：0)()(2323233213313131223=+nnnnnnnIZWWZWWIZWWZWWUWW (B.8)将式(B.3)的第

33、三式代入式(B.8)可求得：0)()(232323321331313123=+nnnnnnfnfnIZWWZWWIZWWZWWZIWW (B.9)再将式(B.2)的第二式代入式(B.9)可得：)()(2332323323133112fnnnnnnnZWWZWWZWWZZWWII=(B.10)对式(B.10)进行化简，将nZ3用式(B.1)的第三式代入式(B.10)中可得：DL/T 1998 2019 14)()(21)(21)(21)(212112123)2(31212323)1(321213131233232)3(1232313231)3(1232313112fnnnnfnnnnnnnnfn

34、nnnnnnnnnnZZZWWIZWWZZZWWZZZWWIZWWZWWZZZWWZZZZWWII+=+=+=(B.11)将式(B.11)代入谐波磁势平衡方程式(B.4)可求得：0)(12112321313=+nfnnnnnIZZZWWWWIWWI (B.12)结合式(B.12)和式(B.2)的第一式便可求得一次侧绕组W1中的谐波电流：nfnnfnnsnnZWZZWZZWWII1222212311)()(+=(B.13)由式(B.13)可知，对于n次谐波，要使得一次侧绕组中的谐波电流等于0，必须下式成立：02=+fnnZZ (B.14)理论上，变压器设计制造完成后，各绕组的基波等值阻抗即已确定

35、，对应的n次谐波等值阻抗即为其基波等值阻抗的n倍。故可以根据需要选定一些要被滤除的谐波，设计出滤波器的结构和参数，使之满足式(B.14)的关系，即可实现变压器一次侧绕组的谐波电流为0。由于变压器铁心使用铁磁材料，铁磁材料磁化曲线存在饱和现象和非线性特性，因此，各绕组等值阻抗与运行工况有关，且不为恒值。故以变压器绕组的等值阻抗作为参照设计滤波器存在较大的误差，其运行点不易把握，很容易造成失谐，使滤波效果变差。根据如上分析，在设计变压器时，若能保证滤波绕组的基波等值阻抗2Z为0，即按零阻抗绕组设计，则变压器滤波绕组的任何次谐波阻抗nZ2均为0，即：00222=nZZZn (B.15)此时，滤波器可

36、按本身的L-C参数进行精确的完全谐振点设计，即全调谐设计，且滤波器中无需再加滤波器电阻，使滤波器调谐在所要求的谐振点上，则其n次谐波阻抗等于0，即：0=nXnXZCLfn (B.16)由此可见，谐波屏蔽变压器构造的滤波绕组要实现良好的谐波抑制效果，该变压器必须具有一个重要的阻抗特征，即滤波绕组的等值零阻抗设计，它能保证滤波器根据本身参数进行全调谐设计，且滤波效果不受变压器运行工况的影响。下面分析滤波器参数发生偏移时，对感应型谐波屏蔽变压器一次侧绕组谐波电流的影响。此时DL/T 1998 2019 1502=Z，式(B.13)可简化为：fnnsnnZZWWWWII12221311+=(B.17)

37、当变压器各绕组匝数为确定值时，由于0fnZ，则：nfnsnnZWZWWII122311=(B.18)所以，对于感应型谐波屏蔽变压器而言，当nZ1取较大值时，对滤波器参数偏离谐振点时的滤波效果有保证作用。B.1.2.3 自耦型感应滤波变压器的基本原理 自耦型感应滤波变压器的谐波模型如图3所示。nZ1nZ2nZ3fnZfnI1W3W2WsnIfnInI1nI3nI2snIfnZ(a)谐波模型 (b)等效电路 图B.3 自耦型感应滤波变压器的谐波等效模型 由图B.3(b)所示的谐波等效模型，可列写n次谐波电流方程和谐波电压方程为：fnnnsnnIIIII=323 (B.19)fnfnfnfnnnIZ

38、UUUU=210 (B.20)根据图B.3(a)所示，不计谐波励磁电流，可得n次谐波电流满足的磁势平衡方程为：0)3(2)3(13=+nnnIII (B.21)同样，由多绕组变压器理论可得：nnnnnnnnnnnnZIZIUUZIZIUU3)3(132)3(2)3(233)3(231)3(1)3(13=(B.22)DL/T 1998 2019 16 把nU1、nU2的表达式分别代入式B.(22)的第一式、第二式，并结合式(B.20)可求得：0)()(232323321331313123=+nnnnnnfnfnIZWWZWWIZWWZWWZIWW(B.23)将式(B.19)的第一式代入式(B.2

39、3)可得：0)()()(23232332133131312323=+nnnnnnnnfnIZWWZWWIZWWZWWIIZWW(B.24)简化式(B.24)可得：fnnfnnfnnnnfnnfnnfnnnnfnnnfnnfnnnnnnnZZZIZZZWWIZWWZWWZWWIZWWZWWZWWIZWWZZWWZWWIZWWZZWWZZWWII+=+=232112123223233232231131233233223323323323133112)()()(B.25)将式(B.25)代入式(B.21)便可求得自耦型谐波屏蔽变压器一次绕组中电流的表达式为：nfnnfnfnnsnnZWZZWZWWZ

40、ZWWII122221212311)()(+=(B.26)由式(B.26)可知，对于n次谐波，要使得一次侧绕组中的谐波电流等于0，则必须下式成立：0)(21231=+fnfnnZWWZZWW (B.27)对式(B.27)分析可知，在忽略电阻情况下，若滤波支路阻抗fnZ为零，即L-C参数正好选在调谐点。此时，变压器公共绕组2的等值阻抗2Z也设计为零，即零阻抗设计。下面分析滤波器参数发生偏移时，对自耦型谐波屏蔽变压器一次侧绕组谐波电流的影响。此时02=Z，式(B.26)可简化为：fnnsnnZZWWWWWWII1222131211+=(B.28)当变压器各绕组的匝数为确定值时，由于0fnZ，则：n

41、fnsnnZWZWWWWII12231211)(+=(B.29)所以，对于自耦型谐波屏蔽变压器而言，当nZ1取较大值时，对滤波器参数偏离谐振点时的滤波效果有保证作用。B.1.3 感应滤波的实现条件 DL/T 1998 2019 17根据前面对感应型感应滤波变压器和自耦型感应滤波变压器基本原理的分析，感应滤波变压器的滤波绕组与感应滤波器共同构成了对某些特定次频率下谐波阻抗为零的闭合回路。为了满足感应滤波的性能要求，感应滤波技术对感应滤波变压器及感应滤波器需要满足如下几个方面的技术条件：(a)感应滤波变压器的每相只设置有三个绕组，即一次侧电源绕组、二次侧负载绕组和二次侧感应滤波绕组；(b)二次侧感

42、应滤波绕组等值漏阻抗采取零阻抗设计，为零或接近为零；同时，并使得感应滤波器采用全调谐设计方法进行设计，使其完全工作于谐振点，从而获得最佳滤波效果；(c)为了尽可能降低因系统频率、滤波器参数偏移和滤波绕组等值阻抗变化造成谐波抑制变压器的谐波抑制效果，保证一次侧绕组的谐波电流尽可能小，一次侧绕组的等值阻抗应设计得稍大一些。B.2 感应滤波效果 图B.4给出了感应滤波变压器网侧入线端的电压与电流实测波形。通过对比可以看到，在投入全调谐滤波装置后，网侧电流波形得到了大大改善，已经十分接近正弦波。(a)未投入滤波器 (b)投入滤波器 图 B.4 感应滤波前后网侧绕组入线端的电压电流测量波形 感应滤波成套

43、设备对主要次特征谐波电流的抑制情况如表B.1所示。其中，新型感应滤波方式对主要次特征谐波的滤除率都达到了90%以上，最高达到了94.36%，这远远优于传统的无源滤波效果，也有效证明了此感应滤波新技术及其构建的整流机组在谐波抑制方面的良好效果。DL/T 1998 2019 18 表 B.1 谐波电流滤除情况及总畸变率 网侧出线端谐波值/A 各次谐波 投入滤波器前 投入滤波器后 谐波滤除率/%5 次 19.33 1.42 92.65 7 次 11.97 1.0 91.64 11 次 6.39 0.39 93.92 13 次 4.43 0.25 94.36 谐波电流总畸变率/%24.44 5.15/

44、B.3 感应滤波优势 B.3.1 谐波就近治理减少系统的谐波损耗 结合感应滤波变压器的基本拓扑结构可知，感应滤波技术具有谐波就近治理和无功功率就近补偿两大技术特点。下面从这两个技术特点出发分析感应滤波技术是如何实现系统的综合节能。下面以典型的6脉波整流系统为研究对象，来分析感应滤波技术是如何通过谐波就近治理来实现降低系统的谐波损耗。整流系统中整流柜产生的谐波电流在其通道上会遇到阀侧绕组电阻、铁心等效电阻、网侧绕组电阻及调压变压器电阻等，谐波的存在会使得流的的等效电阻增加，产生谐波损耗。减少或者降低谐波遇到的电阻，则可以降低谐波损耗。传统的变压器网侧分流滤波、多重化滤波技术中，谐波电流都要流经上

45、述三个电阻产生谐波损耗；从理论上讲，滤波可以在阀侧绕组进行，在滤波器损耗很小的情况下，可以最大限度地降低谐波在变压器中的损耗。但是，由于大电流、换相等问题，大功率整流系统不可能在阀侧绕组实施滤波；因此，本文所研究的感应滤波技术则是相对最靠近谐波源的滤波方案。谐波下的变压器参数可能随各次谐波而变化。因此，需要进行研究谐波阻抗随谐波变化情况与基波阻抗的关系的研究。在实时感应滤波时，谐波电流在阀侧绕组流过，且经过变压器铁心，通过电磁感应，谐波流至滤波绕组及其滤波支路组成的滤波回路中。以下通过等值电路模型对谐波就近抑制减少变压器谐波损耗(绕组铜耗及铁心铁耗)的本质进行分析。DL/T 1998 2019

46、 19 图B.5 6脉波整流系统等值电路模型 图 B.5 给出了相应的等值电路模型。其中，调压变压器采用自耦方式集成于整流变压器中，Us为电源电压，Rs为电源内阻，Rc代表与整流机组并联的其它机组或厂用负载电阻，RT1代表调压变压器一次绕组铜耗电阻，RT2代表调压变压器二次绕组铜耗电阻，RZ1代表整流变压器一次绕组铜耗电阻，RZ2代表整流变压器二次绕组铜耗电阻，RZ3代表整流变压器三次滤波绕组铜耗电阻，RZm代表整流变压器铁耗电阻，Rf代表滤波器损耗的电阻，Rl2代表整流变压器与整流柜之间的线路电阻，RR代表整流柜损耗的电阻，RL代表直流电解性负载电阻，K 代表滤波器投切开关。目前，广泛采用的

47、变压器谐波计算方法有：IEEE1158-1991 方法 1 与 2、IEC61378-2 负载损耗计算方法及测量法。IEEE1158-1991 方法 1 与 2 均需要通过测试或者经验参数求得谐波电阻；EC61378-2 负载损耗计算方法中谐波损耗大大小只与电流有关，也需要经验系数，可作为一种估算方法；测量法不考虑铁心饱和因素，利用叠加原理建立了谐波与基波的电阻与电抗关系，从而计算谐波损耗，是一种便于计算的方法。基于变压器谐波等效电路的谐波损耗计算方法，通过曲线拟合对数据进行处理，从而推导出变压器谐波参数与基波参数的关系。220121.nma fRaa fa fa fRa e=+=(B.30)

48、上式中，R 为通过计算获得的谐波情况下的电阻值，ai(i=0，1，2，3)为系统，n 为谐波系统，f 表示基波频率。gU2nI(2)njX(2)nRnI2(3)nR2(3)njX1(1)njX1(1)nR2(3)nIfnI?fnRfnjX1(1)nI?1()nRm1()njXm1()nIm?DL/T 1998 2019 20 图 B.6 感应滤波变压器谐波等效电路 感应滤波变压器谐波等效电路如图 B.6 所示，根据变压器 n 次谐波下的等效电路，可得：0.0268510.0268510.0268512121(1)/(1)0.966360814(2)/(2)0.966360814(3)/(3)0

49、.966360814()/()0.70604485030.2481406850.0026485()/()1.077990695 12.407034250.0026485nnnnnnnnRReRReRReR mR mnnL mL mnn=+=+(B.31)从而可得变压器的总谐波损耗：4949222221112232n1 32 13 1(3(1)(1)3()()3(2)(2)3(3)(3)nnnnnnnnnPIRIm R mIRIR=+变 (B.32)这里，n1=6k1，k=3,4,5；n1=6k1，k=1,2,3；n3=6k1，k=1,2。根据某一直流输出 415V、22kA 的电解整流供电系统

50、参数，对实施感应滤波前后整流系统的谐波损耗进行了计算，对比计算结果如表 B.2 所示。整流变压器(调变+整变)的总设计损耗为 91.839kW，实施感应滤波后整流变压器的谐波损耗减小 13.775kW，谐波损耗减小量为总设计损耗的 15%，从而表明了感应滤波技术在阀侧就近谐波抑制，大大减少变压器的谐波损耗。表 B.2 投入感应滤波装置前后整流变压器谐波损耗对比 未投入滤波器 投入滤波器 对象 调变 整变 调变 整变 谐波损耗减小量 谐波损耗/kW 1.891 22.6760.172 10.619 13.775B.3.2 感应滤波技术降低系统无功损耗 仍以6脉波整流系统为研究对象，来分析感应滤波