新能源高低電壓穿越測試裝置的制造方法
【專利摘要】本實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；所述測試裝置串聯在被測設備與電網之間，包括與電網連接的輸入斷路器，輸入斷路器、電壓調節單元、輸出斷路器依次連接，且輸出斷路器與被測設備連接，電壓調節單元的兩端并聯旁路斷路器。本實用新型的優越效果在于：本實用新型測試裝置能完全真實的模擬現場故障情況，既適用于高壓系統測試，也適用于低壓系統測試，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現，測試靈活方便，可靠性高，同時根據要求實現電壓的一次恢復或階梯型恢復；采用多模塊化設計，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
技術領域
[0001]本實用新型屬于可再生能源并網測試技術領域，特別涉及一種能夠同時實現風電機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】
[0002]現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，阻抗分壓型由可調限流電抗器和可調短路電抗器組成，通過改變阻抗分壓比實現測試點的電壓跌落值，此方式只能模擬低電壓穿越，不能實現高電壓穿越。目前通過在此方案上進行改造，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，如果電網阻抗匹配不好的話，會激發電網電壓的諧振，故該方案對阻抗匹配及控制提出了很高的要求，不易實現。
[0004]電力電子變換型能同時實現高、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建電壓發生器，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器件，其成本又會有大幅提升。所以實際中只推薦在低壓系統采用電力電子變換型。
[0005]變壓器型是采用晶閘管固態開關的快速切換選擇多抽頭變壓器各分接頭，對應不同電壓等級，實現高電壓和低電壓穿越測試，變壓器型原理切換各個電壓等級的抽頭，控制復雜，對晶閘管固態開關要求很高，導致成本昂貴。
【實用新型內容】
[0006]為了克服現有技術的缺陷，基于現有晶閘管固態開關切換多抽頭變壓器原理的高低壓穿越測試設備基礎上進行改造設計，通過現場測試結果分析報告、理論推導和仿真驗證，根據理論推導結合現場實際，本實用新型提出了一種電抗器和變壓器結合型的新能源高低電壓穿越測試裝置。
[0007]本實用新型采用如下技術方案:
[0008]本實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;所述測試裝置串聯在被測設備與電網之間，包括與電網連接的輸入斷路器，輸入斷路器、電壓調節單元、輸出斷路器依次連接，且輸出斷路器與被測設備連接，電壓調節單元的兩端并聯旁路斷路器;所述電壓調節單元包括并聯的電抗器與變壓器，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，所述變壓器與固態切換開關串聯;采用電抗器與變壓器阻抗分壓，實現對被測設備不同電壓等級故障的模擬測試。
[0009]本實用新型優選為，所述電抗器為空心電抗器。
[0010]進一步地，所述空心電抗器采用多層繞組并聯的筒形結構，所述繞組采用圓導線多股平行繞制，繞組的外部設有浸漬環氧樹脂的玻璃纖維包封層。
[0011]進一步地，所述空心電抗器采用多抽頭設計，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空氣形成回路，起到限制短路電流的作用，由于空心結構中未設置鐵芯，不存在鐵磁飽和，電感值的線性度良，用在限流電抗中，能按照預定電抗值進行設計，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的筒形結構，各包封之間有成通風氣道，散熱性好，熱點溫度低。繞組選用小截面圓導線多股平行繞制，能使渦流損耗和漏磁損耗明顯減小。繞組外部用浸漬環氧樹脂的玻璃纖維纏繞包封，并經高溫固化，使之具有很好的整體性，其機械強度高，耐受短時電流的沖擊能力強。采用機械強度高的鋁質星形接線架，渦流損耗小。所述空心電抗器重量較鐵心電抗器輕，在移動式應用中能減小整體裝置的重量，方便運輸和吊裝，并極大地提高運輸和吊裝的安全性。
[0013]本實用新型優選為，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，模擬電網電壓跌落或驟升，滿足跌落點的設定電壓需求。與傳統的短路電抗不同，由于采用多抽頭鐵芯變壓器的結構，能在實現低電壓穿越功能的同時，實現高電壓穿越的功能。
[0014]本實用新型優選為，所述固態切換開關采用晶閘管閥組。所述晶閘管閥組根據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到模擬電壓跌落或驟升的額定電壓需求。
[0015]本實用新型優選為，所述電壓調節單元、旁路斷路器、輸出斷路器的連接點為所述測試裝置的并網測試點。
[0016]本實用新型優選為，所述測試裝置用于高壓系統時，串聯在電網與被測設備箱變高壓側之間;所述測試裝置用于低壓系統時，串聯在電網與被測設備箱變低壓側之間。
[0017]本實用新型優選為，所述測試裝置能實現電壓的一次恢復或階梯型恢復。
[0018]本實用新型優選為，所述測試裝置采用自動化控制，測試裝置內部的各部件無需手動接線。
[0019]本實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，不僅實現了集高電壓、低電壓穿越測試于一體，而且能嚴格模擬電網實際高低電壓故障，使現場高低電壓穿越測試更專業。
[0020]與現有技術相比，本實用新型的優越效果在于:本實用新型測試裝置能完全真實的模擬現場故障情況，既適用于高壓系統(1kV或35kV)測試，也適用于低壓系統(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現，測試靈活方便，可靠性高，同時根據要求實現電壓的一次恢復或階梯型恢復;采用多模塊化設計，組裝方便，測試簡單。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本實用新型新能源高低電壓穿越測試裝置原理圖；
[0022]圖2為本實用新型用于高壓系統的新能源高低電壓穿越測試裝置原理框圖；
[0023]圖3為本實用新型用于低壓系統的新能源高低電壓穿越測試裝置原理框圖；
[0024]圖4為本實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。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖以及【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
[0027]如附圖1所示，本實用新型所述新能源高低電壓穿越測試裝置，包括與電網連接的輸入斷路器Q1，輸入斷路器Q1、電壓調節單元、輸出斷路器Qo依次連接，且輸出斷路器Qo與被測設備連接，電壓調節單元的兩端并聯旁路斷路器Qbp;所述電壓調節單元包括并聯的電抗器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，所述變壓器Z2與固態切換開關Qsc串聯;采用電抗器Zl與變壓器Z2阻抗分壓，實現對被測設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(1kV或35kV)測試試驗，也適用于低壓系統(690V)測試試驗。
[0028]在本實施例中，所述電抗器Zl采用空心電抗器。進一步地，所述空心電抗器采用多層繞組并聯的筒形結構，所述繞組采用圓導線多股平行繞制，繞組的外部設有浸漬環氧樹脂的玻璃纖維包封層。進一步地，所述空心電抗器采用多抽頭設計，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可調電抗器，多抽頭鐵芯變壓器至少包括一個變壓器分接頭，通過調節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/或調節可調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，進而改變測試點的電壓跌落和驟升深度。在具體實施時，所述空心電抗器中的多個可調電抗器的參數根據實際情況設計為相同或不同，各可調電抗器間能采用串聯、并聯組合方式以及串并聯結合的組合方式;所述變壓器副邊由多個抽頭組成，每個抽頭間的電壓差值同樣能設計為相同或不同。
[0029]其中，所述空心電抗器設有阻抗值不同的多個端子，調節各可調電抗器阻抗值的方法為:采用各個端子間連接斷路器，通過斷路器選擇匹配電抗器端子;或者采用在各個端子間連接晶閘管閥組，通過在線觸發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，原邊由電網供電，副邊采用多抽頭設計引出，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，進而改變測試點的電壓跌落和驟升。變壓器副邊各抽頭連接的晶閘管閥組的分斷閉合時間決定了電壓跌落和驟升的時間精度。
[0030]在本實施例中，所述電壓調節單元、旁路斷路器QBP、輸出斷路器Qo的連接點為所述測試裝置的并網測試點。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;通過調節相應的電抗器Zl的阻抗值和變壓器分接頭來改變阻抗分壓比，進而改變測試點的電壓跌落和驟升深度，并實現電壓跌落和驟升的階梯型恢復;通過斷開晶閘管閥組實現測試點電壓的一次恢復。
[0031]如圖2所示為本實用新型用于高壓系統的新能源高低電壓穿越測試裝置原理的框圖，如圖3所示為本實用新型用于低壓系統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(1kV或35kV)測試試驗，也適用于低壓系統(690V)測試試驗。當用于高壓系統(1kV或35kV)時，所述測試裝置串聯在電網和被測設備箱變高壓側之間。當用于低壓系統(690V)時，所述測試裝置串聯在電網和被測設備箱變低壓側之間。總之，本實用新型所述測試裝置無論是用于高壓系統還是用于低壓系統，所述輸入斷路器Q1都用于控制所述測試裝置接入電網系統;輸出斷路器Qo都用于控制測試裝置與被測設備的連接;所述電抗器分選斷路器Qxl用于控制空心電抗器的阻抗值，所述固態切換開關Qsc用于控制變壓器的分接頭;所述電壓調節單元、輸入斷路器Q1、輸出斷路器Qo依次連接，用于調節電壓跌落和電壓驟升以實現不同電壓等級故障的模擬測試;所述旁路斷路器Qbp并聯在電壓調節單元的兩端，用于風電機組正常發電過程中的通路。
[0032]如圖4所示為本實用新型變壓器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計為最低電壓為0，最高為額定電壓的1.5倍(根據需要靈活設計)，即測試點處電壓實現在額定電壓的0-150%之間任意值，通過改變接入系統的變壓器副邊分接頭以及與電抗器阻抗值的匹配實現對被測設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，又能滿足高電壓穿越測試試驗。
[0033]如圖5所示為本實用新型電抗器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有一個或多個串聯或并聯組成，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行匹配，達到設定跌落/驟升電壓值。
[0034]本實用新型所述測試裝置采用自動化控制，測試裝置內部的各部件無需手動接線;采用多模塊化設計，組裝方便，測試簡單。
[0035]本實用新型并不限于上述實施方式，在不背離本實用新型的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠想到的任何變形、改進、替換均落入本實用新型的范圍。
【主權項】
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;所述測試裝置串聯在被測設備與電網之間，包括與電網連接的輸入斷路器，輸入斷路器、電壓調節單元、輸出斷路器依次連接，且輸出斷路器與被測設備連接，電壓調節單元的兩端并聯旁路斷路器;所述電壓調節單元包括并聯的電抗器與變壓器，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，所述變壓器與固態切換開關串聯;采用電抗器與變壓器阻抗分壓，實現對被測設備不同電壓等級故障的模擬測試。2.根據權利要求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.根據權利要求1所述的新能源高低電壓穿越測試裝置，其特征在于，所述固態切換開關采用晶閘管閥組。4.根據權利要求1所述的新能源高低電壓穿越測試裝置，其特征在于，所述電壓調節單元、旁路斷路器、輸出斷路器的連接點為所述測試裝置的并網測試點。5.根據權利要求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.根據權利要求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的筒形結構，所述繞組采用圓導線多股平行繞制，繞組的外部設有浸漬環氧樹脂的玻璃纖維包封層。7.根據權利要求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計。8.根據權利要求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時，串聯在電網與被測設備箱變高壓側之間；所述測試裝置用于低壓系統時，串聯在電網與被測設備箱變低壓側之間。
【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】北京榮華恒信開關技術有限公司