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CWPE2019:蘇州電器科學研究院副總工楊英杰:負荷開關開合試驗替代方法的探討

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-11-28   來源:東方風力發電網  瀏覽次數:208
核心提示:2019年11月22—23日,第四屆中國風電電氣裝備與微電網技術高峰論壇暨中國電器工業協會風力發電電器設備分會二屆四次年會于江蘇蘇州召開,本次會議的主題是“智慧能源、智能制造、智控微網”。蘇州電器科學研究院股份有限公司副總工楊英杰在會上為大家帶來了題為《負荷開關開合試驗替代方法的探討》的精彩演講。
   2019年11月22—23日,第四屆中國風電電氣裝備與微電網技術高峰論壇暨中國電器工業協會風力發電電器設備分會二屆四次年會于江蘇蘇州召開,本次會議的主題是“智慧能源、智能制造、智控微網”。蘇州電器科學研究院股份有限公司副總工楊英杰在會上為大家帶來了題為《負荷開關開合試驗替代方法的探討》的精彩演講。


 
  以下為演講實錄:
 
  我的主題是《負荷開關開合試驗替代方法的分析》。我這個主題不是風電主要研究的大方向,因為只是風電系統中一個并網的開關設備。
 
  可能大家不是很熟悉,我就簡單做一個概念的介紹。負荷開關在開關設計里面只是一個很小的設施,它的主要特點就是能夠承載開合正常工作電路或者一些過載電流,也能夠承載短路電流,但是它的特點是不能開斷短路電流,它和電流器是最大的不同之處。我想講一下開合的內容,因為負荷開關牽扯到很多的方式,我這個主題主要是有功負載開斷方式來替代閉環開斷的方法。
 
  簡單說一下有功負載開斷能力的情況。就是由電阻和電抗構成的一個并聯混路,這個功率大概是0.75。閉環電流開斷是在閉環運行的時候,可能需要開斷一個電流,這個電流實際上開斷之后負荷兩端都是存在電壓的,所以它的特點是電壓比較低。確認能不能開斷主要是恢復電壓的問題,這個恢復電壓就是電流開斷后,出現于開關裝置端子間的電壓。瞬態恢復電壓簡稱是TRV,也就是電流端開斷的時候具有顯著瞬態特性的電壓。
 
  我大概說一下負荷開關基本的用途。在風電系統中并網風電基本的原理圖,主要是在預裝式變電站中,690V/35kv使用的元件。像右邊這個 單元一般來講開關設備這一塊的組成就是有兩個徑向,有負荷開關,然后由熔斷器作為變壓器的保護,一旦變壓器出現內部故障的時候能夠迅速把電流切斷,防止變壓器發生爆炸的情況。同時熔斷器單相熔斷時會使變壓器非全相運行,此時負荷開關配合動作,會斷開三相電路,防止設備缺相運行。
 
  負荷開關的電弧理論目前還不是很完善,必須通過試驗來驗證開關設備的開斷能力。負荷開關的標準國標是3804,對應的是關合和開斷試驗的項目。右邊這個圖一個是環網供電單元有三個部分組成:負荷開關,右邊是帶熔斷器的,左邊這兩個就是負荷開關,是充氣式的,上面是真正的負荷開關的結果。
 
  研究的主要內容標準中有這樣一段話,就是用有功負載代理閉環開斷的試驗,我在試驗過程中就改變線路了,我直接用有 功負載的試驗把它代替了,這樣試驗就很方便了,特別是試驗條件不是完善的時候,這個就完全可以代替它,代替它是有條件的,在有功負載開斷試驗的時候,TRV要比閉環開斷的時候TRV,下面兩種試驗方法:電源組阻抗等于或大于總阻抗的20%;用提高振幅系數來調整TRV。一個是落實什么情況下可以替代,第二個是用這種方法替代對 這兩個試驗方式合適不合適?主要是討論這個問題。這個就是有功負載的波形圖,這個實際上帶著負荷的,右邊是閉環電流開斷,它也是開斷負荷電流,從試驗目的來講是因為它開斷后兩端都帶電壓的,類似于非常小電流的短路開斷,這兩個開斷還是有很大的區別的。
 
  這是試驗回路和參數要求,有功負載是帶負載的,閉環電流就是不帶負載的。它們兩個電流是相同的,電壓不一樣,電壓它是20%額定電壓,那個是100%的額定電壓。負載功率因數是0.7,還有電源回路阻抗占比在15%正負3%之間。整個的有功負載開斷的試驗阻抗的占比非常關鍵的參數,后面我會提到。
 
  這是瞬間恢復電壓TRV的以后。就是阻力衰減的圖,從標準規定來講它講的是完全是試驗回路了,講的不是產品的,實際上我們做試驗的過程中。這個就是實際開關過程中負荷開關斷時的電壓,斷口TVR為電源側TRV和負載側TRV之差,因為負載側是電阻和電抗并聯,因數是0.7的話指數衰減負載側的TRV。
 
  這個是標準的要求。左側是有功負載的,它這個是電源側的恢復電壓,不是斷口的。右邊是閉環回路的。它們兩個有一個時間,T3的時間差了1倍多,相當于右側的上升率是比較低的,左側上升是比較高的。
 
  這個主要是做一些模擬仿真的計算得出的結論。紅色的字體,在電源阻抗占 總阻抗的20%的時,有功負載和閉環開斷這講的是一個斷口的TRV,它們倆基本是接近的。還得出一個結論就是電源阻抗達到20%時,斷口恢復電壓可能就要相當嚴酷  一些。這邊是回路阻抗占比對TRV幅值的影響。
 
  標準中還提到了提高振幅系數。振幅系數常規來講振幅是1.4,按照提高振幅系數的時候他用20%除以阻抗占比比如說15%,18%,12%這個范圍之內,如果是按照仿真計算以后,阻抗占比20%除以阻抗占比的話乘以1.4,按照這個振幅系數來提高有功負載開斷的時候TVR的振幅系數,也可以實現同樣的結果。
 
  經過這些討論,得出一個結論。如果從有功負載回路中 電源阻抗占總阻抗比值大于20%的時候,不論是從TRV還是從PRV的角度,有功負載比閉環嚴酷些,因此可以采用有功負載試驗替代閉環實驗方式。
 
  如果按照乘數20%除以電源阻抗占比來提高電源側TRV的振幅系數,可以用有功負載代替閉環開關試驗,但是這也提出一個問題,用了兩種方法調整振幅系數以后都會使有功負載實際上更加嚴酷,不建議按照這種方法進行試驗。
 
  這是對標準的建議,相當于試驗方法來講基本上它們兩個表述是一樣的,這種表述就存在一些問題,所以我覺得這個表述建議在下次修改的時候做一些調整,特別是第二條,標準上是20除以15,這是占比,乘1.5,實際上這個1.5是存在一些問題,按道理應該是修改成1.4。
 
  我講的內容大概是這么多,謝謝大家的聆聽。
 
  (內容來自現場速記,未經本人審核)
 
 

 
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