CN108802531B - 一种具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光伏电站和风力发电机组高低电压穿越测试装置，用于解决现有电压穿越试验装置必须依赖主升压变压器中压侧中性点直接接地，才能实现对地短路穿越测试的问题。该测试装置包含进线开关K1、限流电抗L1、短路电抗L2、升压电容C、阻尼电阻R、短接开关K2和K3、单相选择开关K4‑K6、接地开关K7和Z型变压器T1。所述限流电抗L1和短路电抗L2构成阻抗分压，通过不同档位组合模拟电网低电压跌落过程。所述限流电抗L1和升压电容C构成电容升压，通过不同档位电抗和电容组合模拟电网电压骤升过程。所述阻尼电阻R用于抑制电容C投入时的冲击和振荡，所述Z型变压器T1用于提供接地回路，实现电网对地短路模拟。
Description
技术领域
本发明涉及一种具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置，用于光伏逆变器、光伏电站、风力发电变流器和风力发电机组高低电压穿越测试；
本发明还涉及一种高低电压穿越测试装置，用于光伏逆变器、光伏电站、风力发电变流器和风力发电机组高低电压穿越测试。
背景技术
现有的高低电压穿越装置在光伏电站或风力发电场只能做三相高低电压穿越测试和两相高低电压穿越测试，能否进行单相对地或两相对地高低电压穿越测试，取决于光伏电站或风电场主升压变压器中压侧绕组中性点接地方式。主变压器中压绕组接地方式有三种，即中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和中性点经小电阻接地。若中性点不接地，无法形成有效的接地回路，对地短路测试是不能进行的；若中性点经消弧线圈接地，由于消弧线圈交流阻抗较大，对地短路产生的电流很小，也不能满足测试要求；若中性点经小电阻接地，由于接地电阻阻抗相对限流电抗和短路电抗是不能忽略的，其阻抗值可能会超过限流电抗和短路电抗的阻抗值，整个回路的电抗值XL与电阻值RL之比远小于10，甚至小于1，不能满足XL/RL大于10的测试要求。在这种情况下，只有将接地电阻短路才能满足要求，但此时如果电网真正发生接地故障，则故障电流远大于正常接地故障电流，会危害电网运行。即使未发生真正的接地故障，在对地高低电压穿越测试时，由于接地电流值比较大，继电保护检测到较大的接地电流后，会迅速做出反应，因此高低电压穿越测试也不能正常进行，除非修改继电保护参数。
鉴于上述问题，光伏电站或风力发电机组基本上不进行对地高低电压穿越测试，也就无法验证光伏电站或风力发电机组对地高低电压穿越功能。而实际上，光伏电站或风力发电场出现最多的故障是单相接地故障，占总故障一半以上。
发明内容
发明目的：提供一种具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置，解决如何在主升压变压器中压侧中性点不直接接地的情况下同样实现对地短路穿越测试的问题。
本发明还提供了使用上式测试装置的测试方法。
技术方案：为达到上述目的，本发明具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置可采用如下技术方案：
一种具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置，包括与主升压变压器中压侧电网连接的进线开关K1，所述进线开关K1输出连接限流电抗L1，所述限流电抗L1输出分为三路：第一路输出接升压变压器的高压侧，该第一路输出即是本测试装置的电压输出；第二路输出接短路电抗L2的输入；第三路输出接升压电容C的输入；所述短路电抗L2的输出接电抗三相短接开关K2，所述K2三相输出分别接单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6，所述单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6的输出并联后接接地开关K7，所述接地开关K7输出接Z型变压器T1的输出，所述Z型变压器T1的三相输入接所述进线开关K1的输出端；所述升压电容C输出连接阻尼电阻R，所述阻尼电阻R输出接电容三相短接开关K3，所述电容三相短接开关K3输出与所述电抗三相短接开关K2并联；Z型变压器T1输出作为接地点。
有益效果：本发明的测试装置中，所述限流电抗L1和短路电抗L2构成阻抗分压，通过不同档位组合模拟电网低电压跌落过程。所述限流电抗L1和升压电容C构成电容升压，通过不同档位电抗和电容组合模拟电网电压骤升过程。所述阻尼电阻R用于抑制电容C投入时的冲击和振荡，所述Z型变压器T1为接地电流提供回流通道，用于提供接地回路，实现电网对地短路模拟，故在测试中不再需要主升压变压器中压绕组中性点直接接地；避免利用主升压变压器中压绕组中性点直接接地产生的问题。由于本方案中没有带电导体真正接地，不会产生额外的接地电流，不影响光伏电站或风电场与漏电流有关的继电保护正常运行，也不影响光伏电站或风电场主升压变压器中压侧中性点经小电阻接地的接地保护正常运行。
进一步的，所述升压变压器为光伏电站或风力发电机组的升压变压器。
进一步的，Z型变压器引出一组辅助绕组，用于向测试设备提供400V辅助电源。
本发明提供的使用上述测试装置的高低电压穿越测试方法可采用如下技术方案，
包括任意单相对地电压跌落测试：
测试准备包括限流电抗L1和所述短路电抗L2分接头连接至预设档位；所述进线开关K1、电抗三相短接开关K2、电容三相短接开关K3、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6、接地开关K7均断开；
启动测试时，先闭合进线开关K1和接地开关K7，待被测试光伏电站或风力发电机组运行稳定后，闭合单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6中的任意一个开关，再闭合电抗三相短接开关K2，则对应相的相电压发生跌落；测试结束时，先断开电抗三相短接开关K2，则对应相的相电压恢复到跌落前，然后再断开进线开关K1、接地开关K7、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6。
进一步的，包括任意单相对地电压骤升测试：
测试准备包括所述限流电抗L1和升压电容器C分接头连接至预设档位；所述阻尼电阻R与所述升压电容C串联；所述进线开关K1、电抗三相短接开关K2、电容三相短接开关K3、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6、接地开关K7均断开；
启动测试时，先闭合进线开关K1和接地开关K7，待被测试升压变压器稳定后，闭合单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6中任意一个开关，再闭合电抗三相短接开关K3，则对应相的相电压发生骤升；测试结束时，先断开电容三相短接开关K3，则对应相的相电压恢复到骤升前，然后再断开进线开关K1和接地开关K7、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6。
进一步的，包括任意两相对地电压跌落测试：
测试准备包括限流电抗L1和所述短路电抗L2分接头连接至预设档位；所述进线开关K1、电抗三相短接开关K2、电容三相短接开关K3、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6、接地开关K7均断开；
启动测试时，先闭合进线开关K1和接地开关K7，待被测试光伏电站或风力发电机组运行稳定后，闭合单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6中任意两个开关，再闭合电抗三相短接开关K2，则对应两相的相电压发生跌落；测试结束时，先断开电抗三相短接开关K2，则对应两相的相电压恢复到跌落前，然后再断开进线开关K1和接地开关K7、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6。
进一步的，包括任意两相对地电压骤升测试：
测试准备包括所述限流电抗L1和升压电容器C分接头连接至预设档位；所述阻尼电阻R与所述升压电容C串联；所述进线开关K1、电抗三相短接开关K2、电容三相短接开关K3、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6、接地开关K7均断开；
启动测试时，先闭合进线开关K1和接地开关K7，待被测试光伏电站或风力发电机组运行稳定后，闭合单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6中任意两个开关，再闭合电容三相短接开关K3，则对应两相的相电压发生骤升；测试结束时，先断开电容三相短接开关K3，则对应两相的相电压恢复骤升前，然后再断开进线开关K1和接地开关K7、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6。
进一步的，任意单相对地或任意两相对地不对称电压跌落或骤升试验时，并没有高压回路真实地接地，所有带电体对地保持绝缘，所述对地短路是指相线与Z型变压器的输出短接，并没有相线真实接地，并且没有带电导体真实接地。
进一步的，低电压穿越测试过程中，每次电压跌落测试Z型变压器最长工作时间为3秒；高电压穿越测试过程中，每次电压跌落Z型变压器最长工作时间为10秒；Z型变压器的容量可取最大负荷容量的1/10，可有效减小Z型变压器额定容量。
在进行对地低电压穿越测试时，所述Z型变压器T1输入端与输出端电压为中压电网的相电压，该电压施加在所述限流电抗L1和所述短路电抗L2串联电路两端，接地电流通过所述Z型变压器T1回流到主升压变压器的中压侧；
在进行对地高电压穿越测试时，所述Z型变压器T1输入端与输出端电压为中压电网的相电压，该电压施加在所述限流电抗L1、所述升压电容C和所述阻尼电阻R串联电路两端，接地电流通过所述Z型变压器T1回流到主升压变压器的中压侧。
有益效果：上述的测试方法包括任意单相对地电压跌落测试、任意单相对地电压骤升测试、任意两相对地电压跌落测试、任意两相对地电压骤升测试；均能够在测试中不再需要主升压变压器中压绕组中性点直接接地时实现。
附图说明
图1是本发明具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置的电路结构示意图。
图2是本发明中各个开关K1～K7的接线示意图。
具体实施方式
请参阅图1及图2所示，本发明公开一种具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置，包括与主升压变压器中压侧电网连接的进线开关K1，所述进线开关K1输出连接限流电抗L1，所述限流电抗L1输出分为三路：第一路输出接升压变压器的高压侧，该第一路输出即是本测试装置的电压输出；第二路输出接短路电抗L2的输入；第三路输出接升压电容C的输入；所述短路电抗L2的输出接电抗三相短接开关K2，所述K2三相输出分别接单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6，所述单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6的输出并联后接接地开关K7，所述接地开关K7输出接Z型变压器T1的输出，所述Z型变压器T1的三相输入接所述进线开关K1的输出端；所述升压电容C输出连接阻尼电阻R，所述阻尼电阻R输出接电容三相短接开关K3，所述电容三相短接开关K3输出与所述电抗三相短接开关K2并联。Z型变压器T1输出作为接地点，为接地电流提供回流通道，用于提供接地回路，实现电网对地短路模拟，故在测试中不再需要主升压变压器中压绕组中性点直接接地，而没有带电导体真正接地，则不会产生额外的接地电流，不影响光伏电站或风电场与漏电流有关的继电保护正常运行，也不影响光伏电站或风电场主升压变压器中压侧中性点经小电阻接地的接地保护正常运行。
所述单相选择开关K4、K5和K6用于选择需要接地的相，可选择单相接地也可选择两相接地。
所述电抗三相短接开关K2和所述电容三相短接开关K3用于选择电压穿越测试类型。当所述开关K2闭合，所述开关K3断开时，可选择低电压穿越测试；当所述开关K2断开，所述开关K3闭合时，可选择高电压穿越测试。所述开关K2和所述开关K3不同时闭合。
在进行对地低电压穿越测试时，所述Z型变压器T1输入端与输出端电压为中压电网的相电压，该电压施加在所述限流电抗L1和所述短路电抗L2串联电路两端，接地电流通过所述Z型变压器T1回流到主升压变压器的中压侧。
在进行对地高电压穿越测试时，所述Z型变压器T1输入端与输出端电压为中压电网的相电压，该电压施加在所述限流电抗L1、所述升压电容C和所述阻尼电阻R串联电路两端，接地电流通过所述Z型变压器T1回流到主升压变压器的中压侧。
所述限流电抗L1和所述短路电抗L2均为多抽头电抗，通过串并联组合方式进行分压，使得输出电压满足测试需求。所述升压电容C采用多组小电容串并联方式，与所述限流电抗L1配合，构成电抗电容升压，使得输出电压满足测试需求。
请再结合图1及图2所示，使用本发明中的上述测试装置，可以实现如下的几种测试，包括任意单相对地电压跌落测试、任意单相对地电压骤升测试、任意两相对地电压跌落测试、任意两相对地电压骤升测试；均能够在测试中不再需要主升压变压器中压绕组中性点直接接地时实现。
1、任意单相对地电压跌落测试：
测试准备包括限流电抗L1和所述短路电抗L2分接头连接至预设档位；所述进线开关K1、电抗三相短接开关K2、电容三相短接开关K3、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6、接地开关K7均断开；
启动测试时，先闭合进线开关K1和接地开关K7，待被测试光伏电站或风力发电机组运行稳定后，闭合单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6中的任意一个开关，再闭合电抗三相短接开关K2，则对应相的相电压发生跌落；测试结束时，先断开电抗三相短接开关K2，则对应相的相电压恢复到跌落前，然后再断开进线开关K1、接地开关K7、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6。
2、任意单相对地电压骤升测试：
测试准备包括所述限流电抗L1和升压电容器C分接头连接至预设档位；所述阻尼电阻R与所述升压电容C串联；所述进线开关K1、电抗三相短接开关K2、电容三相短接开关K3、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6、接地开关K7均断开；
启动测试时，先闭合进线开关K1和接地开关K7，待被测试升压变压器稳定后，闭合单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6中任意一个开关，再闭合电抗三相短接开关K3，则对应相的相电压发生骤升；测试结束时，先断开电容三相短接开关K3，则对应相的相电压恢复到骤升前，然后再断开进线开关K1和接地开关K7、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6。
3、任意两相对地电压跌落测试：
测试准备包括限流电抗L1和所述短路电抗L2分接头连接至预设档位；所述进线开关K1、电抗三相短接开关K2、电容三相短接开关K3、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6、接地开关K7均断开；
启动测试时，先闭合进线开关K1和接地开关K7，待被测试光伏电站或风力发电机组运行稳定后，闭合单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6中任意两个开关，再闭合电抗三相短接开关K2，则对应两相的相电压发生跌落；测试结束时，先断开电抗三相短接开关K2，则对应两相的相电压恢复到跌落前，然后再断开进线开关K1和接地开关K7、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6。
4、任意两相对地电压骤升测试：
测试准备包括所述限流电抗L1和升压电容器C分接头连接至预设档位；所述阻尼电阻R与所述升压电容C串联；所述进线开关K1、电抗三相短接开关K2、电容三相短接开关K3、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6、接地开关K7均断开；
启动测试时，先闭合进线开关K1和接地开关K7，待被测试光伏电站或风力发电机组运行稳定后，闭合单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6中任意两个开关，再闭合电容三相短接开关K3，则对应两相的相电压发生骤升；测试结束时，先断开电容三相短接开关K3，则对应两相的相电压恢复骤升前，然后再断开进线开关K1和接地开关K7、单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6。
其中，上述任意单相对地或任意两相对地不对称电压跌落或骤升试验时，并没有高压回路真实地接地，所有带电体对地保持绝缘，所述对地短路是指相线与Z型变压器的输出短接，并没有相线真实接地，并且没有带电导体真实接地。低电压穿越测试过程中，每次电压跌落测试Z型变压器最长工作时间为3秒；高电压穿越测试过程中，每次电压跌落Z型变压器最长工作时间为10秒。在合适的时间间隔条件下，Z型变压器的容量可取最大负荷容量的1/10，可有效减小Z型变压器额定容量。
在进行对地低电压穿越测试时，所述Z型变压器T1输入端与输出端电压为中压电网的相电压，该电压施加在所述限流电抗L1和所述短路电抗L2串联电路两端，接地电流通过所述Z型变压器T1回流到主升压变压器的中压侧；
在进行对地高电压穿越测试时，所述Z型变压器T1输入端与输出端电压为中压电网的相电压，该电压施加在所述限流电抗L1、所述升压电容C和所述阻尼电阻R串联电路两端，接地电流通过所述Z型变压器T1回流到主升压变压器的中压侧。
另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置，其特征在于：包括与主升压变压器中压侧电网连接的进线开关K1，所述进线开关K1输出连接限流电抗L1，
所述限流电抗L1输出分为三路：第一路输出接升压变压器的高压侧，该第一路输出即是本测试装置的电压输出；第二路输出接短路电抗L2的输入；第三路输出接升压电容C的输入；所述短路电抗L2的输出接电抗三相短接开关K2，所述K2三相输出分别接单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6，所述单相选择开关K4、单相选择开关K5和单相选择开关K6的输出并联后接接地开关K7，所述接地开关K7输出接Z型变压器T1的输出，所述Z型变压器T1的三相输入接所述进线开关K1的输出端；所述升压电容C输出连接阻尼电阻R，所述阻尼电阻R输出接电容三相短接开关K3，所述电容三相短接开关K3输出与所述电抗三相短接开关K2并联；Z型变压器T1输出作为接地点。
2.根据权利要求1所述一种具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置，其特征在于：低电压穿越测试过程中，每次电压跌落测试Z型变压器最长工作时间为3秒；高电压穿越测试过程中，每次电压跌落Z型变压器最长工作时间为10秒；在合适的时间间隔条件下，Z型变压器的容量取最大负荷容量的1/10，可有效减小Z型变压器额定容量。
3.根据权利要求2所述一种具备对地短路功能的高低电压穿越测试装置，其特征在于：任意单相对地或任意两相对地不对称电压跌落或骤升试验时，并没有高压回路真实地接地，所有带电体对地保持绝缘，所述对地短路是指相线与Z型变压器的输出短接，并没有相线真实接地，并且没有带电导体真实接地。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20210202 |
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