超低頻耐壓裝置十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗

長期以來，火電、水電等作為電網(wǎng)主要支撐性電源，有力的保障了電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運行。隨著“雙碳”目標推進，新能源占比不斷增加，而同步發(fā)電機電源比例不斷降低，電力系統(tǒng)面臨系統(tǒng)平衡機制由“確定性發(fā)電跟蹤不確定負荷”轉(zhuǎn)變?yōu)?/span>“不確定發(fā)電與不確定負荷雙向匹配”、現(xiàn)有可控電源的深度調(diào)節(jié)能力難以抵消新能源出力的隨機波動性等問題，電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運行將受到嚴峻考驗。

“就目前而言，基于新能源的特性，電網(wǎng)是沒辦法無限接納新能源并網(wǎng)的。”目前在實際工程中廣泛使用的變流器采用跟網(wǎng)型控制策略，其外部表現(xiàn)為電流源特性，無法承擔(dān)按需提供慣量保持供需平衡（頻率穩(wěn)定）和平穩(wěn)電網(wǎng)電壓，隨著新能源發(fā)電裝置的不斷增加，系統(tǒng)擾動對電力系統(tǒng)可靠運行的影響越來越明顯。

婁彥濤坦言，“近幾年，隨著大規(guī)模新能源建設(shè)的推進，暴露出了非常大的系統(tǒng)可靠穩(wěn)定風(fēng)險問題，包括整個系統(tǒng)一次調(diào)頻能力不足、故障影響范圍擴大等，對電網(wǎng)造成了很大沖擊。而新能源大基地大規(guī)模并網(wǎng)，一旦發(fā)生事故對電網(wǎng)的影響更是不可估量的。”

西安西電電力電子有限公司副總經(jīng)理白世軍進一步表示，當前存在有新能源打捆水電、火電并網(wǎng)送電其實也是從保障電網(wǎng)穩(wěn)定考慮，一定程度上限制了大規(guī)模新能源規(guī)模外送的需要，為了應(yīng)對新能源發(fā)電高比例并網(wǎng)導(dǎo)致傳統(tǒng)電網(wǎng)慣性減弱的問題，新能源裝備的新發(fā)展以及構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)越來越被行業(yè)所關(guān)注。

一、產(chǎn)品及選用（WBVLF3000超低頻耐壓裝置十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗）

1、命名說明

2、超低頻系列產(chǎn)品                         表1

3、根據(jù)被試對向選擇適當規(guī)格的產(chǎn)品。

使用時，試品電容量不得超過儀器的額定容量。試品電容量過小，會影響輸出波形。若小于0.05μF，儀器將不能正常輸出。可并聯(lián)0.1 μF的電容輔助輸出。下面是一些設(shè)備的電容量，供用戶參考。

不同發(fā)電機的單相對地電容量                          表2

交聯(lián)聚乙烯絕緣單芯電力電纜的電容量(μF/km)    表3

4、試品電流的估算方法：

計算公式：　Ｉ＝２πfＣＵ

二、絕緣耐壓試驗原理（WBVLF3000超低頻耐壓裝置十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗）

超低頻絕緣耐壓試驗實際上是工頻耐壓試驗的一種替代方法。我們知道，在對大型發(fā)電機、電纜等試品進行工頻耐壓試驗時，由于它們的絕緣層呈現(xiàn)較大的電容量，所以需要很大容量的試驗變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨大的設(shè)備，不但笨重，造價高，而且使用十分不便。為了解決這一矛盾，電力部門采用了降低試驗頻率，從而降低了試驗電源的容量。從國內(nèi)外多年的理論和實踐證明，用0.1Hz超低頻耐壓試驗替代工頻耐壓試驗，不但能有同樣的等效性，而且設(shè)備的體積大為縮小，重量大為減輕 ，理論上容量約為工頻的五百分之一。試驗程序大大地減化，與工頻試驗相比優(yōu)越性更多。這就是為什么發(fā)達國家普遍采用這一方法的原因。我國電力部以委托武漢高壓研究所起草了《35kV及以下交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜超低頻（0.1Hz）耐壓試驗方法》行業(yè)標準。我國正在推廣這一方法，本儀器是根據(jù)我國這一需要研制而成的。可廣泛用于電纜、大型高壓旋轉(zhuǎn)電機、電力電容器的交流耐壓試驗之中。

三、產(chǎn)品簡介（WBVLF3000超低頻耐壓裝置十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗）

本產(chǎn)品接合了現(xiàn)代數(shù)字變頻先進技術(shù)，采用微機控制，升壓、降壓、測量、保護完全自動化，并且在自動升壓過程中能進行人工干預(yù)。由于全電子化，所以體積小重量輕、大屏幕液晶顯示，清晰直觀、打印機輸出試驗報告。設(shè)計指標完全符合《電力設(shè)備專用測試儀器通用技術(shù)條件，第4部分：超低頻高壓發(fā)生器通用技術(shù)條件》電力行業(yè)標準，使用十分方便。現(xiàn)在國內(nèi)外均采用機械式的辦法進行調(diào)制和解調(diào)產(chǎn)生超低頻信號，所以存在正弦波波形不標準，測量誤差大，高壓部分有火花放電，設(shè)備笨重，而且正弦波的二，四象限還需要大功率高壓電阻進行放電整形，所以設(shè)備的整體功耗較大。本產(chǎn)品均能克服這樣一些不足之處，另外，還有如下特點需要特別說明：

電流、電壓數(shù)據(jù)均直接通過高壓側(cè)采樣獲得，所以數(shù)據(jù)真實、準確。

過壓保護：當輸出超過所設(shè)定的限壓值時，儀器將停機保護，動作時間小于２０ms。

過流保護：設(shè)計為高低壓雙重保護，高壓側(cè)可按設(shè)定值進行精準停機

保護；低壓側(cè)的電流超過額定電流時將進行停機保護，動作時間都小于２０ms。

★ 高壓輸出保護電阻設(shè)計在升壓體內(nèi)，所以外面不需另接保護電阻。

由于采用了高低壓閉環(huán)負反饋控制電路，所以輸出無容升效應(yīng)。

四、技術(shù)參數(shù)（WBVLF3000超低頻耐壓裝置十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗）

1、輸出額定電壓：參見表1

2、輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.01Hz。

3、帶載能力：參見表1    0.1  Hz  *大1.1μF

0.05 Hz  *大2.2μF

0.02 Hz  *大5.5μF

4、測量精度：３%

5、電壓正，負峰值誤差：≤３％

6、電壓波形失真度：≤５％

7、使用條件：戶內(nèi)、戶外；溫度：-10℃∽+40℃；濕度：≤85％RH

8、電源：交流50 Hz，220V ±5%

9、電源保險管：參見表1

五、結(jié)構(gòu)說明（WBVLF3000超低頻耐壓裝置十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗）

1、控制器面板示意圖  

                             圖1

圖1中各部件示意以及功能說明：

(1)“地”：接地端子，使用時與大地相連。

(2)“控制輸出”：輸出多芯插座，使用時與升壓體的輸入多芯插座相連。

(3)“對比度”：對比度調(diào)節(jié)旋扭，用于調(diào)節(jié)液晶顯示器的對比度。

(4)“功能鍵”：其功能由顯示器提示欄對應(yīng)位置提示。

(5)“AC220V”：電源輸入插座，內(nèi)藏保險管。

(6)“開關(guān)”：電源開關(guān)。內(nèi)藏指示燈，開時亮，關(guān)時熄。

(7)“打印機”：打印測試報告。

(8)“液晶顯示器”：顯示測試數(shù)據(jù)。

2、升壓器結(jié)構(gòu)示意圖

六 操作說明

1、連線方法

                        圖3 （連線圖）

連線說明：用本產(chǎn)品隨機配備的兩根專用線和接地線按圖3的方法連接。電源插座用電源線連至50Hz/220V的交流電上。

2、操作程序

(1) 開機。(注意:每次開機前都要對試品充分放電，升壓過程中需要停機時請先按停機鍵，再用電源開關(guān))

按上述方法連好所有線路之后，就可以將電源開關(guān)打開。儀器在微機上電復(fù)位下，自動進入如圖4所示的設(shè)限界面。在進行連線、拆線、或暫不使用儀器時，應(yīng)將電源關(guān)掉。電源插座上裝有保險管。若開機屏幕無顯示，應(yīng)先檢查保險管是否熔斷。大小應(yīng)按表1提供的數(shù)據(jù)更換。

(2) 設(shè)置限定參數(shù)

                      圖4（設(shè)定界面）

在圖4所示的設(shè)限界面上，可根據(jù)試驗的需要設(shè)定好試驗頻率、試驗電壓、高壓側(cè)的過壓保護值、過流保護值、試驗時間。將光標移到相應(yīng)的設(shè)定，按確定鍵選擇。

頻率有三種選擇：0.1、0.05、0.02。它規(guī)定了儀器的輸出頻率。單位為Hz

試驗電壓范圍為10KV至額定值。(請不要設(shè)小于10KV的試驗電壓),它規(guī)定了我們所要升至的試驗電壓。儀器升至這個設(shè)定電壓值時，就不再升壓，并保持在這個峰值下進行等幅的正弦波輸出。

電壓保護值設(shè)定范圍為0至額定值，單位為kV。它規(guī)定了通過試品的電壓上限值，當電壓超過此設(shè)定時，儀器自動切斷輸出，進行停機操作。一般情況下電壓保護值設(shè)定為比試驗電壓高4KV。

電流保護值設(shè)定范圍為0至額定值，單位為mA。它規(guī)定了通過試品的電流上限值，當電流超過此設(shè)定時，儀器自動切斷輸出，進行停機操作。

定時修改范圍：0-99分。它規(guī)定了試驗時間的長短。單位為分鐘。

以上電壓，電流均為峰值，儀器顯示的測量數(shù)據(jù)，以及打印報告上的電壓電流值均為峰值。

將光標移到“啟動試驗電壓”按確定鍵，儀器進入圖5所示的升壓界面。

 自動升壓

自檢成功后，儀器自動進入升壓狀態(tài)。儀器將用若干個周期的時間將電壓升至設(shè)定值。在升壓過程中，按停機鍵，儀器將切斷電壓輸出，回到開始畫面。當升壓值接近設(shè)定值時出現(xiàn)圖6

                          圖6

此時按“上下”鍵，微調(diào)電壓，按“確定”鍵，儀器開始計時，計時結(jié)束后自動打印試驗報告。回到開始畫面，放電結(jié)束后再開始下一次測量。

★另外還有兩種非正常停機：過壓保護停機、過流保護停機。停機后出現(xiàn)相應(yīng)的提示界面，放電結(jié)束后，再調(diào)整限制電壓值或限制電流值，再開始下次測量。

2022年8月29日，工業(yè)和信息化部、財政部、商務(wù)部、國務(wù)院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會、國家市場監(jiān)督管理總局聯(lián)合發(fā)布的《加快電力裝備綠色低碳更新發(fā)展行動計劃》（下稱《行動計劃》）提出，通過5-8年時間，電力裝備供給結(jié)構(gòu)顯著改善，保障電網(wǎng)輸配效率明顯提升，基本滿足適應(yīng)非化石能源高比例、大規(guī)模接入的新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要。

值得注意的是，該份文件明確提出了，推進風(fēng)光儲一體化裝備發(fā)展，推動構(gòu)網(wǎng)型新能源發(fā)電裝備研究開發(fā)，這對我國電力裝備整體的改善和提高起到了重要的戰(zhàn)略意義。

據(jù)了解，構(gòu)網(wǎng)型變流器是通過在變流器控制環(huán)節(jié)中模擬同步發(fā)電機的運行機制，讓新能源發(fā)電機組變得像同步機一樣對電網(wǎng)有足夠的支撐能力。“在風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電側(cè)，打造構(gòu)網(wǎng)型并網(wǎng)技術(shù)，能夠幫助提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。”西安西電電力電子有限公司執(zhí)行董事婁彥濤表示，構(gòu)網(wǎng)型技術(shù)的實現(xiàn)將極大程度的降低當前大規(guī)模新能源并網(wǎng)的電網(wǎng)風(fēng)險，目前這一技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外的新能源變流器、儲能系統(tǒng)中開展了部分研究示范，其技術(shù)應(yīng)用前景被寄予厚望。

今年年初的一份數(shù)據(jù)顯示，西北電網(wǎng)2022年預(yù)計新能源投產(chǎn)超四千萬千瓦（包括沙漠、戈壁、荒漠大型風(fēng)光基地項目），總裝機將超過1.8億千瓦，同時，電化學(xué)儲能投產(chǎn)將突破三百萬千瓦，西北電網(wǎng)將迎來史上新能源投產(chǎn)規(guī)模很大的一年。

對于此，西北電網(wǎng)也在相關(guān)計劃中表示要持續(xù)做好涉網(wǎng)性能提升。按照新版導(dǎo)則、新版風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定等要求，嚴把并網(wǎng)技術(shù)關(guān)，加快新能源抗擾、主動支撐、感知能力改造，推動其從“并網(wǎng)”向“組網(wǎng)”轉(zhuǎn)變；同時積極試點支撐新型電力系統(tǒng)的構(gòu)網(wǎng)型新能源和儲能涉網(wǎng)技術(shù)，盡可能避免“先投產(chǎn)、再改造”的發(fā)展老路。

據(jù)西安西電電力電子有限公司執(zhí)行董事婁彥濤透露，“構(gòu)網(wǎng)型”電力電子變流器推廣應(yīng)用是電網(wǎng)企業(yè)、新能源設(shè)備制造商、新能源業(yè)主等多方博弈發(fā)展的過程。未來，市場剛性需求會比較強烈，目前主流設(shè)備廠商都在布局相關(guān)產(chǎn)業(yè)。西安西電電力電子有限公司也在做相關(guān)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)布局。

揚州萬寶轉(zhuǎn)載其他網(wǎng)站內(nèi)容，出于傳遞更多信息而非盈利之目的，同時并不代表贊成其觀點或證實其描述，內(nèi)容僅供參考。版權(quán)歸原作者所有，若有侵權(quán)，請聯(lián)系我們刪除。