新能源高低電壓穿越測試裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供新能源高低電壓穿越測試裝置，所述測試裝置適用于高電壓穿越能力測試和低電壓穿越能力測試；所述測試裝置串聯(lián)在被測設(shè)備與電網(wǎng)之間，包括與電網(wǎng)連接的輸入斷路器，輸入斷路器、電壓調(diào)節(jié)單元、輸出斷路器依次連接，且輸出斷路器與被測設(shè)備連接，電壓調(diào)節(jié)單元的兩端并聯(lián)旁路斷路器。本實(shí)用新型的優(yōu)越效果在于：本實(shí)用新型測試裝置能完全真實(shí)的模擬現(xiàn)場故障情況，既適用于高壓系統(tǒng)測試，也適用于低壓系統(tǒng)測試，測試靈活，安裝方便；對于不同電壓等級的故障模擬通過控制晶閘管閥組對變壓器分接頭的高速切換來實(shí)現(xiàn)，測試靈活方便，可靠性高，同時(shí)根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)電壓的一次恢復(fù)或階梯型恢復(fù)；采用多模塊化設(shè)計(jì)，組裝方便，測試簡單。
【專利說明】
新能源高低電壓穿越測試裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于可再生能源并網(wǎng)測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電機(jī)組高電壓穿越和低電壓穿越能力測試的新能源高低電壓穿越測試裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的新能源高低電壓穿越測試裝置原理有三類:阻抗分壓型、變壓器型和電力電子變換型。
[0003]其中，阻抗分壓型由可調(diào)限流電抗器和可調(diào)短路電抗器組成，通過改變阻抗分壓比實(shí)現(xiàn)測試點(diǎn)的電壓跌落值，此方式只能模擬低電壓穿越，不能實(shí)現(xiàn)高電壓穿越。目前通過在此方案上進(jìn)行改造，將其中的短路電抗器改為電容器，利用容抗的投入來形成被測端的高電壓，但這種投切電容的方式，如果電網(wǎng)阻抗匹配不好的話，會激發(fā)電網(wǎng)電壓的諧振，故該方案對阻抗匹配及控制提出了很高的要求，不易實(shí)現(xiàn)。
[0004]電力電子變換型能同時(shí)實(shí)現(xiàn)高、低電壓穿越測試。眾所周知，電力電子變換型是利用電力電子裝置來構(gòu)建電壓發(fā)生器，能模擬低電壓和高電壓，但這種方案受限于電力電子開關(guān)器件的耐壓水平，所能生成的電壓受到限制不能滿足測試要求，而換用更高耐壓等級的電力電子開關(guān)器件，其成本又會有大幅提升。所以實(shí)際中只推薦在低壓系統(tǒng)采用電力電子變換型。
[0005]變壓器型是采用晶閘管固態(tài)開關(guān)的快速切換選擇多抽頭變壓器各分接頭，對應(yīng)不同電壓等級，實(shí)現(xiàn)高電壓和低電壓穿越測試，變壓器型原理切換各個(gè)電壓等級的抽頭，控制復(fù)雜，對晶閘管固態(tài)開關(guān)要求很高，導(dǎo)致成本昂貴。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，基于現(xiàn)有晶閘管固態(tài)開關(guān)切換多抽頭變壓器原理的高低壓穿越測試設(shè)備基礎(chǔ)上進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，通過現(xiàn)場測試結(jié)果分析報(bào)告、理論推導(dǎo)和仿真驗(yàn)證，根據(jù)理論推導(dǎo)結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，本實(shí)用新型提出了一種電抗器和變壓器結(jié)合型的新能源高低電壓穿越測試裝置。
[0007]本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]本實(shí)用新型新能源高低電壓穿越測試裝置，所述測試裝置適用于高電壓穿越能力測試和低電壓穿越能力測試;所述測試裝置串聯(lián)在被測設(shè)備與電網(wǎng)之間，包括與電網(wǎng)連接的輸入斷路器，輸入斷路器、電壓調(diào)節(jié)單元、輸出斷路器依次連接，且輸出斷路器與被測設(shè)備連接，電壓調(diào)節(jié)單元的兩端并聯(lián)旁路斷路器;所述電壓調(diào)節(jié)單元包括并聯(lián)的電抗器與變壓器，且所述電抗器與用于選擇電抗器阻抗值的電抗器分選斷路器串聯(lián)，所述變壓器與固態(tài)切換開關(guān)串聯(lián);采用電抗器與變壓器阻抗分壓，實(shí)現(xiàn)對被測設(shè)備不同電壓等級故障的模擬測試。
[0009]本實(shí)用新型優(yōu)選為，所述電抗器為空心電抗器。
[0010]進(jìn)一步地，所述空心電抗器采用多層繞組并聯(lián)的筒形結(jié)構(gòu)，所述繞組采用圓導(dǎo)線多股平行繞制，繞組的外部設(shè)有浸漬環(huán)氧樹脂的玻璃纖維包封層。
[0011]進(jìn)一步地，所述空心電抗器采用多抽頭設(shè)計(jì)，滿足不同的跌落或驟升電壓等級要求。
[0012]所述空心電抗器具有大電流、低感抗、高精度，所述空心電抗器的磁通經(jīng)空氣形成回路，起到限制短路電流的作用，由于空心結(jié)構(gòu)中未設(shè)置鐵芯，不存在鐵磁飽和，電感值的線性度良，用在限流電抗中，能按照預(yù)定電抗值進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足跌落或驟升電壓的精確控制。所述空心電抗器采用多層繞組并聯(lián)的筒形結(jié)構(gòu)，各包封之間有成通風(fēng)氣道，散熱性好，熱點(diǎn)溫度低。繞組選用小截面圓導(dǎo)線多股平行繞制，能使渦流損耗和漏磁損耗明顯減小。繞組外部用浸漬環(huán)氧樹脂的玻璃纖維纏繞包封，并經(jīng)高溫固化，使之具有很好的整體性，其機(jī)械強(qiáng)度高，耐受短時(shí)電流的沖擊能力強(qiáng)。采用機(jī)械強(qiáng)度高的鋁質(zhì)星形接線架，渦流損耗小。所述空心電抗器重量較鐵心電抗器輕，在移動(dòng)式應(yīng)用中能減小整體裝置的重量，方便運(yùn)輸和吊裝，并極大地提高運(yùn)輸和吊裝的安全性。
[0013]本實(shí)用新型優(yōu)選為，所述變壓器為多抽頭鐵芯變壓器。所述多抽頭鐵芯變壓器在高低電壓穿越檢測裝置中起到短路電抗的作用，與限流電抗分壓，模擬電網(wǎng)電壓跌落或驟升，滿足跌落點(diǎn)的設(shè)定電壓需求。與傳統(tǒng)的短路電抗不同，由于采用多抽頭鐵芯變壓器的結(jié)構(gòu)，能在實(shí)現(xiàn)低電壓穿越功能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)高電壓穿越的功能。
[0014]本實(shí)用新型優(yōu)選為，所述固態(tài)切換開關(guān)采用晶閘管閥組。所述晶閘管閥組根據(jù)控制指令切換變壓器分接頭，使得變壓器與電抗器分壓后達(dá)到模擬電壓跌落或驟升的額定電壓需求。
[0015]本實(shí)用新型優(yōu)選為，所述電壓調(diào)節(jié)單元、旁路斷路器、輸出斷路器的連接點(diǎn)為所述測試裝置的并網(wǎng)測試點(diǎn)。
[0016]本實(shí)用新型優(yōu)選為，所述測試裝置用于高壓系統(tǒng)時(shí)，串聯(lián)在電網(wǎng)與被測設(shè)備箱變高壓側(cè)之間;所述測試裝置用于低壓系統(tǒng)時(shí)，串聯(lián)在電網(wǎng)與被測設(shè)備箱變低壓側(cè)之間。
[0017]本實(shí)用新型優(yōu)選為，所述測試裝置能實(shí)現(xiàn)電壓的一次恢復(fù)或階梯型恢復(fù)。
[0018]本實(shí)用新型優(yōu)選為，所述測試裝置采用自動(dòng)化控制，測試裝置內(nèi)部的各部件無需手動(dòng)接線。
[0019]本實(shí)用新型所述新能源高低電壓穿越測試裝置采用電抗器和變壓器組合形式的阻抗分壓技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了集高電壓、低電壓穿越測試于一體，而且能嚴(yán)格模擬電網(wǎng)實(shí)際高低電壓故障，使現(xiàn)場高低電壓穿越測試更專業(yè)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)越效果在于:本實(shí)用新型測試裝置能完全真實(shí)的模擬現(xiàn)場故障情況，既適用于高壓系統(tǒng)(1kV或35kV)測試，也適用于低壓系統(tǒng)(690V)測試，測試靈活，安裝方便;對于不同電壓等級的故障模擬通過控制晶閘管閥組對變壓器分接頭的高速切換來實(shí)現(xiàn)，測試靈活方便，可靠性高，同時(shí)根據(jù)要求實(shí)現(xiàn)電壓的一次恢復(fù)或階梯型恢復(fù);采用多模塊化設(shè)計(jì)，組裝方便，測試簡單。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實(shí)用新型新能源高低電壓穿越測試裝置原理圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型用于高壓系統(tǒng)的新能源高低電壓穿越測試裝置原理框圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型用于低壓系統(tǒng)的新能源高低電壓穿越測試裝置原理框圖；
[0024]圖4為本實(shí)用新型變壓器與晶閘管閥組連接的A相原理圖；
[0025]圖5為本實(shí)用新型電抗器與電抗器分選斷路器組連接的A相原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖以及【具體實(shí)施方式】對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]如附圖1所示，本實(shí)用新型所述新能源高低電壓穿越測試裝置，包括與電網(wǎng)連接的輸入斷路器Q1，輸入斷路器Q1、電壓調(diào)節(jié)單元、輸出斷路器Qo依次連接，且輸出斷路器Qo與被測設(shè)備連接，電壓調(diào)節(jié)單元的兩端并聯(lián)旁路斷路器Qbp;所述電壓調(diào)節(jié)單元包括并聯(lián)的電抗器Zl與變壓器Z2，且所述電抗器Zl與用于選擇電抗器阻抗值的電抗器分選斷路器Qxl串聯(lián)，所述變壓器Z2與固態(tài)切換開關(guān)Qsc串聯(lián);采用電抗器Zl與變壓器Z2阻抗分壓，實(shí)現(xiàn)對被測設(shè)備不同電壓等級故障的模擬測試。所述測試裝置既適用于高壓系統(tǒng)(1kV或35kV)測試試驗(yàn)，也適用于低壓系統(tǒng)(690V)測試試驗(yàn)。
[0028]在本實(shí)施例中，所述電抗器Zl采用空心電抗器。進(jìn)一步地，所述空心電抗器采用多層繞組并聯(lián)的筒形結(jié)構(gòu)，所述繞組采用圓導(dǎo)線多股平行繞制，繞組的外部設(shè)有浸漬環(huán)氧樹脂的玻璃纖維包封層。進(jìn)一步地，所述空心電抗器采用多抽頭設(shè)計(jì)，滿足不同的跌落或驟升電壓等級要求。所述變壓器Z2采用多抽頭鐵芯變壓器。具體地，所述空心電抗器至少包括一個(gè)可調(diào)電抗器，多抽頭鐵芯變壓器至少包括一個(gè)變壓器分接頭，通過調(diào)節(jié)空心電抗器和多抽頭鐵芯變壓器中各分接頭的組合方式和/或調(diào)節(jié)可調(diào)電抗器的阻抗值和變壓器的分接頭來改變電抗器Zl和變壓器Z2的阻抗分壓比，進(jìn)而改變測試點(diǎn)的電壓跌落和驟升深度。在具體實(shí)施時(shí)，所述空心電抗器中的多個(gè)可調(diào)電抗器的參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)為相同或不同，各可調(diào)電抗器間能采用串聯(lián)、并聯(lián)組合方式以及串并聯(lián)結(jié)合的組合方式;所述變壓器副邊由多個(gè)抽頭組成，每個(gè)抽頭間的電壓差值同樣能設(shè)計(jì)為相同或不同。
[0029]其中，所述空心電抗器設(shè)有阻抗值不同的多個(gè)端子，調(diào)節(jié)各可調(diào)電抗器阻抗值的方法為:采用各個(gè)端子間連接斷路器，通過斷路器選擇匹配電抗器端子;或者采用在各個(gè)端子間連接晶閘管閥組，通過在線觸發(fā)晶閘管閥組的方式選擇匹配電抗器端子。由于所述變壓器Z2為多抽頭變壓器，原邊由電網(wǎng)供電，副邊采用多抽頭設(shè)計(jì)引出，采用在變壓器副邊各抽頭間連接晶閘管閥組，通過在線觸發(fā)晶閘管閥組的方式選擇匹配電壓等級，通過與電抗器阻抗值匹配，進(jìn)而改變測試點(diǎn)的電壓跌落和驟升。變壓器副邊各抽頭連接的晶閘管閥組的分?jǐn)嚅]合時(shí)間決定了電壓跌落和驟升的時(shí)間精度。
[0030]在本實(shí)施例中，所述電壓調(diào)節(jié)單元、旁路斷路器QBP、輸出斷路器Qo的連接點(diǎn)為所述測試裝置的并網(wǎng)測試點(diǎn)。通過斷開旁路斷路器Qbp和閉合晶閘管閥組分別將空心電抗器和多抽頭鐵芯變壓器投入;通過調(diào)節(jié)相應(yīng)的電抗器Zl的阻抗值和變壓器分接頭來改變阻抗分壓比，進(jìn)而改變測試點(diǎn)的電壓跌落和驟升深度，并實(shí)現(xiàn)電壓跌落和驟升的階梯型恢復(fù);通過斷開晶閘管閥組實(shí)現(xiàn)測試點(diǎn)電壓的一次恢復(fù)。
[0031]如圖2所示為本實(shí)用新型用于高壓系統(tǒng)的新能源高低電壓穿越測試裝置原理的框圖，如圖3所示為本實(shí)用新型用于低壓系統(tǒng)的新能源高低電壓穿越測試裝置原理的框圖。所述測試裝置既適用于高壓系統(tǒng)(1kV或35kV)測試試驗(yàn)，也適用于低壓系統(tǒng)(690V)測試試驗(yàn)。當(dāng)用于高壓系統(tǒng)(1kV或35kV)時(shí)，所述測試裝置串聯(lián)在電網(wǎng)和被測設(shè)備箱變高壓側(cè)之間。當(dāng)用于低壓系統(tǒng)(690V)時(shí)，所述測試裝置串聯(lián)在電網(wǎng)和被測設(shè)備箱變低壓側(cè)之間。總之，本實(shí)用新型所述測試裝置無論是用于高壓系統(tǒng)還是用于低壓系統(tǒng)，所述輸入斷路器Q1都用于控制所述測試裝置接入電網(wǎng)系統(tǒng);輸出斷路器Qo都用于控制測試裝置與被測設(shè)備的連接;所述電抗器分選斷路器Qxl用于控制空心電抗器的阻抗值，所述固態(tài)切換開關(guān)Qsc用于控制變壓器的分接頭;所述電壓調(diào)節(jié)單元、輸入斷路器Q1、輸出斷路器Qo依次連接，用于調(diào)節(jié)電壓跌落和電壓驟升以實(shí)現(xiàn)不同電壓等級故障的模擬測試;所述旁路斷路器Qbp并聯(lián)在電壓調(diào)節(jié)單元的兩端，用于風(fēng)電機(jī)組正常發(fā)電過程中的通路。
[0032]如圖4所示為本實(shí)用新型變壓器Z2與晶閘管閥組連接的A相原理圖，B相、C相原理相同。所述的變壓器副邊抽頭設(shè)計(jì)為最低電壓為0，最高為額定電壓的1.5倍(根據(jù)需要靈活設(shè)計(jì))，即測試點(diǎn)處電壓實(shí)現(xiàn)在額定電壓的0-150%之間任意值，通過改變接入系統(tǒng)的變壓器副邊分接頭以及與電抗器阻抗值的匹配實(shí)現(xiàn)對被測設(shè)備不同電壓等級故障的模擬測試，既能滿足低電壓穿越測試試驗(yàn)，又能滿足高電壓穿越測試試驗(yàn)。
[0033]如圖5所示為本實(shí)用新型電抗器Zl與電抗器分選斷路器組Qxl連接的A相原理圖，B相、C相原理相同。所述電抗器Zl有一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)組成，通過電抗器分選斷路器Qxu—Qxu選擇不同阻抗值，使之與變壓器分壓值進(jìn)行匹配，達(dá)到設(shè)定跌落/驟升電壓值。
[0034]本實(shí)用新型所述測試裝置采用自動(dòng)化控制，測試裝置內(nèi)部的各部件無需手動(dòng)接線;采用多模塊化設(shè)計(jì)，組裝方便，測試簡單。
[0035]本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本實(shí)用新型的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.新能源高低電壓穿越測試裝置，其特征在于，所述測試裝置適用于高電壓穿越能力測試和低電壓穿越能力測試;所述測試裝置串聯(lián)在被測設(shè)備與電網(wǎng)之間，包括與電網(wǎng)連接的輸入斷路器，輸入斷路器、電壓調(diào)節(jié)單元、輸出斷路器依次連接，且輸出斷路器與被測設(shè)備連接，電壓調(diào)節(jié)單元的兩端并聯(lián)旁路斷路器;所述電壓調(diào)節(jié)單元包括并聯(lián)的電抗器與變壓器，且所述電抗器與用于選擇電抗器阻抗值的電抗器分選斷路器串聯(lián)，所述變壓器與固態(tài)切換開關(guān)串聯(lián);采用電抗器與變壓器阻抗分壓，實(shí)現(xiàn)對被測設(shè)備不同電壓等級故障的模擬測試。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源高低電壓穿越測試裝置，其特征在于，所述變壓器為多抽頭鐵芯變壓器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源高低電壓穿越測試裝置，其特征在于，所述固態(tài)切換開關(guān)采用晶閘管閥組。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源高低電壓穿越測試裝置，其特征在于，所述電壓調(diào)節(jié)單元、旁路斷路器、輸出斷路器的連接點(diǎn)為所述測試裝置的并網(wǎng)測試點(diǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新能源高低電壓穿越測試裝置，其特征在于，所述電抗器為空心電抗器。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新能源高低電壓穿越測試裝置，其特征在于，所述空心電抗器采用多層繞組并聯(lián)的筒形結(jié)構(gòu)，所述繞組采用圓導(dǎo)線多股平行繞制，繞組的外部設(shè)有浸漬環(huán)氧樹脂的玻璃纖維包封層。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新能源高低電壓穿越測試裝置，其特征在于，所述空心電抗器采用多抽頭設(shè)計(jì)。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的新能源高低電壓穿越測試裝置，其特征在于，所述測試裝置用于高壓系統(tǒng)時(shí)，串聯(lián)在電網(wǎng)與被測設(shè)備箱變高壓側(cè)之間；所述測試裝置用于低壓系統(tǒng)時(shí)，串聯(lián)在電網(wǎng)與被測設(shè)備箱變低壓側(cè)之間。
【文檔編號】G01R31/34GK205539386SQ201620050622
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月19日
【發(fā)明人】趙彩宏, 徐廣騰, 張濤, 陶世成, 田會濤, 李志廣
【申請人】北京榮華恒信開關(guān)技術(shù)有限公司