新能源高低电压穿越测试装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供新能源高低电压穿越测试装置，所述测试装置适用于高电压穿越能力测试和低电压穿越能力测试；所述测试装置串联在被测设备与电网之间，包括与电网连接的输入断路器，输入断路器、电压调节单元、输出断路器依次连接，且输出断路器与被测设备连接，电压调节单元的两端并联旁路断路器。本实用新型的优越效果在于：本实用新型测试装置能完全真实的模拟现场故障情况，既适用于高压系统测试，也适用于低压系统测试，测试灵活，安装方便；对于不同电压等级的故障模拟通过控制晶闸管阀组对变压器分接头的高速切换来实现，测试灵活方便，可靠性高，同时根据要求实现电压的一次恢复或阶梯型恢复；采用多模块化设计，组装方便，测试简单。
【专利说明】
新能源高低电压穿越测试装置
技术领域
[0001]本实用新型属于可再生能源并网测试技术领域，特别涉及一种能够同时实现风电机组高电压穿越和低电压穿越能力测试的新能源高低电压穿越测试装置。
【背景技术】
[0002]现有的新能源高低电压穿越测试装置原理有三类:阻抗分压型、变压器型和电力电子变换型。
[0003]其中，阻抗分压型由可调限流电抗器和可调短路电抗器组成，通过改变阻抗分压比实现测试点的电压跌落值，此方式只能模拟低电压穿越，不能实现高电压穿越。目前通过在此方案上进行改造，将其中的短路电抗器改为电容器，利用容抗的投入来形成被测端的高电压，但这种投切电容的方式，如果电网阻抗匹配不好的话，会激发电网电压的谐振，故该方案对阻抗匹配及控制提出了很高的要求，不易实现。
[0004]电力电子变换型能同时实现高、低电压穿越测试。众所周知，电力电子变换型是利用电力电子装置来构建电压发生器，能模拟低电压和高电压，但这种方案受限于电力电子开关器件的耐压水平，所能生成的电压受到限制不能满足测试要求，而换用更高耐压等级的电力电子开关器件，其成本又会有大幅提升。所以实际中只推荐在低压系统采用电力电子变换型。
[0005]变压器型是采用晶闸管固态开关的快速切换选择多抽头变压器各分接头，对应不同电压等级，实现高电压和低电压穿越测试，变压器型原理切换各个电压等级的抽头，控制复杂，对晶闸管固态开关要求很高，导致成本昂贵。
【实用新型内容】
[0006]为了克服现有技术的缺陷，基于现有晶闸管固态开关切换多抽头变压器原理的高低压穿越测试设备基础上进行改造设计，通过现场测试结果分析报告、理论推导和仿真验证，根据理论推导结合现场实际，本实用新型提出了一种电抗器和变压器结合型的新能源高低电压穿越测试装置。
[0007]本实用新型采用如下技术方案:
[0008]本实用新型新能源高低电压穿越测试装置，所述测试装置适用于高电压穿越能力测试和低电压穿越能力测试;所述测试装置串联在被测设备与电网之间，包括与电网连接的输入断路器，输入断路器、电压调节单元、输出断路器依次连接，且输出断路器与被测设备连接，电压调节单元的两端并联旁路断路器;所述电压调节单元包括并联的电抗器与变压器，且所述电抗器与用于选择电抗器阻抗值的电抗器分选断路器串联，所述变压器与固态切换开关串联;采用电抗器与变压器阻抗分压，实现对被测设备不同电压等级故障的模拟测试。
[0009]本实用新型优选为，所述电抗器为空心电抗器。
[0010]进一步地，所述空心电抗器采用多层绕组并联的筒形结构，所述绕组采用圆导线多股平行绕制，绕组的外部设有浸渍环氧树脂的玻璃纤维包封层。
[0011]进一步地，所述空心电抗器采用多抽头设计，满足不同的跌落或骤升电压等级要求。
[0012]所述空心电抗器具有大电流、低感抗、高精度，所述空心电抗器的磁通经空气形成回路，起到限制短路电流的作用，由于空心结构中未设置铁芯，不存在铁磁饱和，电感值的线性度良，用在限流电抗中，能按照预定电抗值进行设计，满足跌落或骤升电压的精确控制。所述空心电抗器采用多层绕组并联的筒形结构，各包封之间有成通风气道，散热性好，热点温度低。绕组选用小截面圆导线多股平行绕制，能使涡流损耗和漏磁损耗明显减小。绕组外部用浸渍环氧树脂的玻璃纤维缠绕包封，并经高温固化，使之具有很好的整体性，其机械强度高，耐受短时电流的冲击能力强。采用机械强度高的铝质星形接线架，涡流损耗小。所述空心电抗器重量较铁心电抗器轻，在移动式应用中能减小整体装置的重量，方便运输和吊装，并极大地提高运输和吊装的安全性。
[0013]本实用新型优选为，所述变压器为多抽头铁芯变压器。所述多抽头铁芯变压器在高低电压穿越检测装置中起到短路电抗的作用，与限流电抗分压，模拟电网电压跌落或骤升，满足跌落点的设定电压需求。与传统的短路电抗不同，由于采用多抽头铁芯变压器的结构，能在实现低电压穿越功能的同时，实现高电压穿越的功能。
[0014]本实用新型优选为，所述固态切换开关采用晶闸管阀组。所述晶闸管阀组根据控制指令切换变压器分接头，使得变压器与电抗器分压后达到模拟电压跌落或骤升的额定电压需求。
[0015]本实用新型优选为，所述电压调节单元、旁路断路器、输出断路器的连接点为所述测试装置的并网测试点。
[0016]本实用新型优选为，所述测试装置用于高压系统时，串联在电网与被测设备箱变高压侧之间;所述测试装置用于低压系统时，串联在电网与被测设备箱变低压侧之间。
[0017]本实用新型优选为，所述测试装置能实现电压的一次恢复或阶梯型恢复。
[0018]本实用新型优选为，所述测试装置采用自动化控制，测试装置内部的各部件无需手动接线。
[0019]本实用新型所述新能源高低电压穿越测试装置采用电抗器和变压器组合形式的阻抗分压技术，不仅实现了集高电压、低电压穿越测试于一体，而且能严格模拟电网实际高低电压故障，使现场高低电压穿越测试更专业。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的优越效果在于:本实用新型测试装置能完全真实的模拟现场故障情况，既适用于高压系统(1kV或35kV)测试，也适用于低压系统(690V)测试，测试灵活，安装方便;对于不同电压等级的故障模拟通过控制晶闸管阀组对变压器分接头的高速切换来实现，测试灵活方便，可靠性高，同时根据要求实现电压的一次恢复或阶梯型恢复;采用多模块化设计，组装方便，测试简单。
【附图说明】
[0021 ]图1为本实用新型新能源高低电压穿越测试装置原理图；
[0022]图2为本实用新型用于高压系统的新能源高低电压穿越测试装置原理框图；
[0023]图3为本实用新型用于低压系统的新能源高低电压穿越测试装置原理框图；
[0024]图4为本实用新型变压器与晶闸管阀组连接的A相原理图；
[0025]图5为本实用新型电抗器与电抗器分选断路器组连接的A相原理图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图以及【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0027]如附图1所示，本实用新型所述新能源高低电压穿越测试装置，包括与电网连接的输入断路器Q1，输入断路器Q1、电压调节单元、输出断路器Qo依次连接，且输出断路器Qo与被测设备连接，电压调节单元的两端并联旁路断路器Qbp;所述电压调节单元包括并联的电抗器Zl与变压器Z2，且所述电抗器Zl与用于选择电抗器阻抗值的电抗器分选断路器Qxl串联，所述变压器Z2与固态切换开关Qsc串联;采用电抗器Zl与变压器Z2阻抗分压，实现对被测设备不同电压等级故障的模拟测试。所述测试装置既适用于高压系统(1kV或35kV)测试试验，也适用于低压系统(690V)测试试验。
[0028]在本实施例中，所述电抗器Zl采用空心电抗器。进一步地，所述空心电抗器采用多层绕组并联的筒形结构，所述绕组采用圆导线多股平行绕制，绕组的外部设有浸渍环氧树脂的玻璃纤维包封层。进一步地，所述空心电抗器采用多抽头设计，满足不同的跌落或骤升电压等级要求。所述变压器Z2采用多抽头铁芯变压器。具体地，所述空心电抗器至少包括一个可调电抗器，多抽头铁芯变压器至少包括一个变压器分接头，通过调节空心电抗器和多抽头铁芯变压器中各分接头的组合方式和/或调节可调电抗器的阻抗值和变压器的分接头来改变电抗器Zl和变压器Z2的阻抗分压比，进而改变测试点的电压跌落和骤升深度。在具体实施时，所述空心电抗器中的多个可调电抗器的参数根据实际情况设计为相同或不同，各可调电抗器间能采用串联、并联组合方式以及串并联结合的组合方式;所述变压器副边由多个抽头组成，每个抽头间的电压差值同样能设计为相同或不同。
[0029]其中，所述空心电抗器设有阻抗值不同的多个端子，调节各可调电抗器阻抗值的方法为:采用各个端子间连接断路器，通过断路器选择匹配电抗器端子;或者采用在各个端子间连接晶闸管阀组，通过在线触发晶闸管阀组的方式选择匹配电抗器端子。由于所述变压器Z2为多抽头变压器，原边由电网供电，副边采用多抽头设计引出，采用在变压器副边各抽头间连接晶闸管阀组，通过在线触发晶闸管阀组的方式选择匹配电压等级，通过与电抗器阻抗值匹配，进而改变测试点的电压跌落和骤升。变压器副边各抽头连接的晶闸管阀组的分断闭合时间决定了电压跌落和骤升的时间精度。
[0030]在本实施例中，所述电压调节单元、旁路断路器QBP、输出断路器Qo的连接点为所述测试装置的并网测试点。通过断开旁路断路器Qbp和闭合晶闸管阀组分别将空心电抗器和多抽头铁芯变压器投入;通过调节相应的电抗器Zl的阻抗值和变压器分接头来改变阻抗分压比，进而改变测试点的电压跌落和骤升深度，并实现电压跌落和骤升的阶梯型恢复;通过断开晶闸管阀组实现测试点电压的一次恢复。
[0031]如图2所示为本实用新型用于高压系统的新能源高低电压穿越测试装置原理的框图，如图3所示为本实用新型用于低压系统的新能源高低电压穿越测试装置原理的框图。所述测试装置既适用于高压系统(1kV或35kV)测试试验，也适用于低压系统(690V)测试试验。当用于高压系统(1kV或35kV)时，所述测试装置串联在电网和被测设备箱变高压侧之间。当用于低压系统(690V)时，所述测试装置串联在电网和被测设备箱变低压侧之间。总之，本实用新型所述测试装置无论是用于高压系统还是用于低压系统，所述输入断路器Q1都用于控制所述测试装置接入电网系统;输出断路器Qo都用于控制测试装置与被测设备的连接;所述电抗器分选断路器Qxl用于控制空心电抗器的阻抗值，所述固态切换开关Qsc用于控制变压器的分接头;所述电压调节单元、输入断路器Q1、输出断路器Qo依次连接，用于调节电压跌落和电压骤升以实现不同电压等级故障的模拟测试;所述旁路断路器Qbp并联在电压调节单元的两端，用于风电机组正常发电过程中的通路。
[0032]如图4所示为本实用新型变压器Z2与晶闸管阀组连接的A相原理图，B相、C相原理相同。所述的变压器副边抽头设计为最低电压为0，最高为额定电压的1.5倍(根据需要灵活设计)，即测试点处电压实现在额定电压的0-150%之间任意值，通过改变接入系统的变压器副边分接头以及与电抗器阻抗值的匹配实现对被测设备不同电压等级故障的模拟测试，既能满足低电压穿越测试试验，又能满足高电压穿越测试试验。
[0033]如图5所示为本实用新型电抗器Zl与电抗器分选断路器组Qxl连接的A相原理图，B相、C相原理相同。所述电抗器Zl有一个或多个串联或并联组成，通过电抗器分选断路器Qxu—Qxu选择不同阻抗值，使之与变压器分压值进行匹配，达到设定跌落/骤升电压值。
[0034]本实用新型所述测试装置采用自动化控制，测试装置内部的各部件无需手动接线;采用多模块化设计，组装方便，测试简单。
[0035]本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够想到的任何变形、改进、替换均落入本实用新型的范围。
【主权项】
1.新能源高低电压穿越测试装置，其特征在于，所述测试装置适用于高电压穿越能力测试和低电压穿越能力测试;所述测试装置串联在被测设备与电网之间，包括与电网连接的输入断路器，输入断路器、电压调节单元、输出断路器依次连接，且输出断路器与被测设备连接，电压调节单元的两端并联旁路断路器;所述电压调节单元包括并联的电抗器与变压器，且所述电抗器与用于选择电抗器阻抗值的电抗器分选断路器串联，所述变压器与固态切换开关串联;采用电抗器与变压器阻抗分压，实现对被测设备不同电压等级故障的模拟测试。2.根据权利要求1所述的新能源高低电压穿越测试装置，其特征在于，所述变压器为多抽头铁芯变压器。3.根据权利要求1所述的新能源高低电压穿越测试装置，其特征在于，所述固态切换开关采用晶闸管阀组。4.根据权利要求1所述的新能源高低电压穿越测试装置，其特征在于，所述电压调节单元、旁路断路器、输出断路器的连接点为所述测试装置的并网测试点。5.根据权利要求1所述的新能源高低电压穿越测试装置，其特征在于，所述电抗器为空心电抗器。6.根据权利要求5所述的新能源高低电压穿越测试装置，其特征在于，所述空心电抗器采用多层绕组并联的筒形结构，所述绕组采用圆导线多股平行绕制，绕组的外部设有浸渍环氧树脂的玻璃纤维包封层。7.根据权利要求5所述的新能源高低电压穿越测试装置，其特征在于，所述空心电抗器采用多抽头设计。8.根据权利要求1-7任一所述的新能源高低电压穿越测试装置，其特征在于，所述测试装置用于高压系统时，串联在电网与被测设备箱变高压侧之间；所述测试装置用于低压系统时，串联在电网与被测设备箱变低压侧之间。
【文档编号】G01R31/34GK205539386SQ201620050622
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月19日
【发明人】赵彩宏, 徐广腾, 张涛, 陶世成, 田会涛, 李志广
【申请人】北京荣华恒信开关技术有限公司