CN204536504U - 高电压穿越测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高电压穿越测试装置,设置于外部电网和被测风电机组之间，高电压穿越测试装置包括干式有载调压三卷变压器、静态无功补偿装置、有载调压分接头、第一断路器和第二断路器；三卷变压器包括第一短路阻抗、第二短路阻抗、第三短路阻抗，及三个连接端I端、II端和III端；第一断路器一端与三卷变压器的I端连接，另一端与外部电网连接；有载调压分接头设置变压器第二绕组上；第二断路器一端与风电机组连接，第二断路器另一端与三卷变压器的II端连接；静态无功补偿装置与三卷变压器的III端连接。该高电压穿越测试装置结构简单，可实施性强，能过精确控制高电压穿越的电压及时间组合，可实现四台阶高电压输出控制。

Description

高电压穿越测试装置

技术领域

本实用新型涉及新能源发电测试领域，特别涉及一种高电压穿越测试装置。

背景技术

随着风力发电在电力能源中所占比例越来越大，风力发电系统对电网的影响已经不能忽略。特别对于我国风电大规模集中接入的方式，当电网发生故障造成并网点电压跌落时，一旦风电机组自动脱网可能造成电网电压和频率的崩溃，严重影响电网的安全稳定运行，使风力发电这种清洁能源的应用受到限制。因此，大规模并网运行的风电机组必须具有低电压穿越能力。2010年至2013年，国内大多数风电场已进行了低电压穿越改造，普遍已具备了低电压穿越能力。

根据目前的统计，故障后电压恢复过程中产生的高电压是造成风电机组脱网的另一重要原因，根据目前的研究成果，解决该问题的主要途径包括两方面：

①通过类似风电机组低电压穿越改造的方式，对风电机组进行高电压穿越改造；

②提升风电场集中并网点装设的动态无功补偿装置性能，增强其故障过程中的无功电压控制能力。

鉴于此，市场已经开始要求风机具备高电压穿越能力，但是缺乏必要的检测方法。所以目前迫切需要研制移动式高电压穿越检测装置。

实用新型内容

本实用新型提供了一种高电压穿越测试装置，结构简单，可实施性强，精确控制高电压穿越的电压及时间，可靠性高。

本实用新型的技术方案具体如下：

一种高电压穿越测试装置，设置于外部电网和被测风电机组之间，其特征在于：所述高电压穿越测试装置包括干式有载调压三卷变压器、静态无功补偿装置、有载调压分接头、第一断路器和第二断路器；所述三卷变压器包括第一短路阻抗、第二短路阻抗、第三短路阻抗，及三个连接端I端、II端和III端；所述第一断路器一端与三卷变压器的I端连接，另一端与外部电网连接；所述有载调压分接头设置在变压器第二绕组上，与第二断路器一端连接；第二断路器另一端与测试风电机组连接；所述无功补偿装置与三卷变压器的III端连接。

作为具体的技术方案，所述三卷变压器的第一短路阻抗、第二短路阻抗、第三短路阻抗分别优选为10％、15％、5％。

作为具体的技术方案，所述无功补偿装置为SVC即静态无功补偿中的TSC(晶闸管投切的电容器)具有快速调节的电力电子装置。

作为具体的技术方案，所述无功补偿装置为SVG具有快速调节的电力电子装置。

本实用新型提供的高电压穿越测试装置结构简单，当进行高电压穿越测试时，调整三卷变压器有载调节抽头至1.1pu，可进行风电机组在1.1pu高电压下长期运行的测试，快速调节的静态无功补偿装置控制测试点电压，可精确控制高电压穿越的四台阶电压及时间，其可靠性高，同时还可与低电压穿越测试装置串联进行低电压和高电压穿越测试，兼容性好。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的有载调压三圈变压器及三组分别可控的TSC装置，以及系统侧控制及风机侧控制断路器连接图。

图2为本实用新型实施例提供的高电压穿越测试装置的连续四台阶高电压测试结果示意图。

具体实施方式

目前国内外均没有针对风电机组高电压穿越测试制定相关标准。风电机组高电压穿越测试要求一般由各地电网公司自行掌握。本实施例在充分调研国内已投运的风电机组高电压穿越测试装置测试标准基础上，采用以下的设计要求进行设计：

①高电压穿越测试设备过电压持续时间和精度要求，参见表1：

②整个高电压穿越测试过程完全采用自动控制，测试前和测试后对风电机组输出功率无影响，测试过程对公共点电压波动不超过±10％。

如图1所示，本实用新型提供的高电压穿越测试装置设置在外部电网和被测风电机组之间，该高电压穿越测试装置包括：三卷变压器(35kV/35kV+4*2.5％/3kV)、无功补偿装置、有载调压分接头、第一断路器和第二断路器。三卷变压器包括第一短路阻抗、第二短路阻抗、第三短路阻抗及三个连接端：I端、II端和III端。

第一断路器一端与三卷变压器的第一短路阻抗连接，另一端与外部电网连接；有载调压分接头设置在变压器第二绕组上，与第二断路器一端连接；第二断路器另一端与测试风电机组连接；无功补偿装置与三卷变压器的第三短路阻抗连接。

三卷变压器短路阻抗优化设计为Ⅰ-Ⅱ侧高阻抗如10％，Ⅰ-Ⅲ侧高阻抗如15％，Ⅱ-Ⅲ侧低阻抗如5％，降低所需的无功补偿装置容量。

上述无功补偿装置为SVC或SVG具有快速调节的电力电子装置。

上述三卷变压器风机侧电压与系统电压相同，该三卷变压器接入后对风机正常运行没有影响。

高电压穿越测试装置的工作过程详细如下：

1、测试工作开始前合上第一断路器CB1、第二断路器CB2开关，确保高电压穿越装置控制保护系统处于正常工作状态，确认三卷变压器第二短路阻抗Ⅱ侧抽头至1.0pu；

2、风机正常启动后，开始测试，调整三卷变压器第二短路阻Ⅱ侧抽头至1.1pu，进行风电机组1.1pu高电压穿越测试，此模式下可进行风电机组在1.1pu高电压下长期运行的测试；

3、如图2所示，快速调节的无功补偿装置控制测试点电压，可精确控制高电压穿越的电压及时间，如设置1.15pu高电压持续时间、1.2pu高电压持续时间、1.3pu高电压持续时间(可以每个电压单独测试，也可两个或三个电压组合测试，模拟实际情况下电压升高后的恢复过程)，即可实现连续四台阶高电压测试；

4、高电压穿越测试装置自动按照对应时间对每个电压进行高电压穿越测试，测试完成后，TSC自动切除，电压恢复至1.1pu；

5、测试完成后，调整三卷变压器第二短路阻抗Ⅱ侧抽头至1.0pu，测试结束。

上述高电压穿越测试装置工作过程中，若高电压穿越测试装置是与低电压穿越测试装置串联，即可同时对风机进行低电压和高电压穿越测试。

上述高电压穿越测试装置通过合理的变压器阻抗设计，可大大降低所需无功补偿设备容量，通过无功补偿装置侧电压的合理设计，可减少无功补偿装置中半导体器件的数量。长期高电压测试电压通过三卷变压器有载调压实现，短时高电压测试通过静态无功补偿装置实现，可以避免在无功补偿装置中使用水冷装置，具有较好的技术先进性及装置经济性，以及装置整体可靠性。

本实用新型提供的高电压穿越测试装置整体电路结构简单，可实施性强；在1.1pu高电压下可进行风电机组在1.1pu高电压下长期运行的测试，并且，在需要进行其他高电压下的测试时，通过无功补偿装置的自动快速调节可进行1.15pu、1.2pu、1.3pu高电压下台阶式短时升降运行的测试，安全可靠；可与低电压穿越测试装置串联同时进行低电压和高电压穿越测试，兼容性好。

本实用新型不局限于上述实施例，基于上述实施例、未做出创造性劳动的简单替换，应当属于本实用新型揭露的范围。

Claims (5)

1.一种高电压穿越测试装置，设置于外部电网和被测风电机组之间，其特征在于：所述高电压穿越测试装置包括干式有载调压三卷变压器、静态无功补偿装置、有载调压分接头、第一断路器和第二断路器；所述三卷变压器包括第一短路阻抗、第二短路阻抗、第三短路阻抗，及三个连接端I端、II端和III端；所述第一断路器一端与三卷变压器的I端连接，另一端与外部电网连接；所述有载调压分接头设置变压器第二绕组上；第二断路器一端与风电机组连接，第二断路器另一端与三卷变压器的II端连接；所述静态无功补偿装置与三卷变压器的III端连接。

2.如权利要求1所述的高电压穿越测试装置，其特征在于：所述三卷干式有载调压变压器的第一短路阻抗、第二短路阻抗、第三短路阻抗分别优选为10％、15％、5％。

3.如权利要求1所述的高电压穿越测试装置，其特征在于：所述静态无功补偿装置为SVC具有快速调节的电力电子装置，包括TCR及TSC。

4.如权利要求1所述的高电压穿越测试装置，其特征在于：所述无功补偿装置为SVG具有快速调节的电力电子装置。

5.如权利要求1所述的高电压穿越测试装置，其特征在于：所述装置为四台阶快速连续控制高电压输出特性。