CN211063341U

CN211063341U - 具有优良绝缘性的船用大功率高压交流干式负载

Info

Publication number: CN211063341U
Application number: CN201921005973.9U
Authority: CN
Inventors: 俞希学; 陈凯捷; 胡聪; 周杰
Original assignee: 703th Research Institute of CSIC Wuxi Branch
Current assignee: 703th Research Institute of CSIC Wuxi Branch
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2020-07-21
Anticipated expiration: 2029-07-01

Abstract

本实用新型提供了具有优良绝缘性的船用大功率高压交流干式负载，用于AC10kV以上的交流电源检测，高压电阻室由多个相互隔离的高压电阻隔间组成，一个高压电阻隔间内的负载支路的属性是唯一的，其属性是A相、B相或C相中的一种；高压接触室与高压电阻室电连接，高压接触室的进线侧设置有三相电压传感器和三相电流传感器；低压控制室与高压接触室电连接，低压控制室包括PLC模块、信号隔离器和中间继电器，PLC模块能够实时收集三相电压互感器和三相电流传感器的输出信号。本实用新型能够提高负载对地绝缘性能，降低发生相间及相对地短路的风险，实现负载短路故障的故障预警，避免负载设备的带病运行，大大提高设备的运行寿命。

Description

具有优良绝缘性的船用大功率高压交流干式负载

技术领域

本实用新型涉及发电机组检测技术领域，特别是涉及具有优良绝缘性的船用大功率高压交流干式负载。

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，高压交流电被广泛的应用在工业的各个领域，船用大功率高压交流发电技术得到了很快的发展。因此，如何对船用大功率高压交流电源进行质量和安全方面的检测显得尤为重要。

目前，国内测试高压交流发电机组性能的设备主要是大功率高压交流干式负载。大功率高压交流干式负载采用若干负载支路并联的运行方式，每条负载支路均由“高压熔断器、高压交流接触器和高压电阻”组成。在实际运行中，通过控制高压交流接触器的合闸/分闸，便可方便实现负载功率的调节功能。同时，高压交流干式负载还具有负载容量大、调节精度高等突出特点，使得高压交流干式负载被广泛用于船用高压交流发电机组的性能测试。

由于高压交流干式负载的负载支路在使用过程中会产生大量的焦耳热，目前普遍使用的大功率高压交流干式负载装置均放置于户外，并利用相对密闭的冷却风道，对风道内的电阻进行强制散热。同时，每套负载内均设置了若干电阻隔间，用于放置对应的负载支路。在现有市场的高压交流干式负载中，每个负载支路的A、B、C三相电阻均集中、成组放置于某一电阻隔间内，且三相电阻的带电裸导体部分均通过电阻隔间的绝缘板来实现相间、相对地的绝缘防护。

然而，高压绝缘板的制造工艺存在巨大差异，尤其是在户外使用时，绝缘板的绝缘性能会在很大程度上受制于外部环境的湿度、污秽等情况；同时，由于现有负载设计结构和设计空间的制约，负载支路内三相电阻的电气间隙和爬电距离较小。基于上述使用现状，现有的高压交流干式负载，其设备的整体绝缘性能会逐年下降，有时甚至不能满足正常的运行要求，给负载乃至测试对象的正常运行带来极大的安全隐患。除此以外，负载还存在“设备运行中的电气安全性能无法实时监测”、“负载支路的部分电阻丝熔断不易被发现，导致设备带病运行”等突出问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要提供一种具有优良绝缘性的船用大功率高压交流干式负载，以提高负载对地绝缘性能，降低发生相间及相对地短路的风险，实现负载短路故障的故障预警，避免负载设备的带病运行，大大提高设备的运行寿命。

特别地，本实用新型提供了一种具有优良绝缘性的船用大功率高压交流干式负载，用于AC10kV以上的交流电源检测，包括：低压控制室、高压接触室以及高压电阻室；所述高压电阻室由多个相互隔离的高压电阻隔间组成，一个高压电阻隔间内的负载支路的属性是唯一的，其属性是A相、B相或C相中的一种；所述高压接触室与所述高压电阻室电连接，所述高压接触室的进线侧设置有三相电压传感器和三相电流传感器；所述低压控制室与所述高压接触室电连接，所述低压控制室包括PLC模块、信号隔离器和中间继电器，所述PLC模块能够实时收集所述三相电压互感器和所述三相电流传感器的输出信号。

优选的，每一高压电阻隔间的内部包括高压电阻、绝缘云母板、绝缘子，所述高压电阻按照预定规则固定于绝缘云母板上，所述高压电阻的电阻丝的两个接线端子分别布置在所述电阻隔间的两侧，所述绝缘云母板通过所述绝缘子固定于所述高压电阻隔间的金属框架上。

优选的，一个高压电阻隔间内具有一个或多个负载支路。

优选的，两个不同高压电阻隔间内的高压电阻，通过连接铜片或者高压电缆进行电气连接。

优选的，所述两个接线端子中有一个为公共端，在同一个三相电路中，每相邻两个高压电阻隔间的公共端均通过电缆进行电气连接。

优选的，所述高压接触室还包括：与所有高压电阻室内的电阻一一对应的高压熔断器、高压接触器。

优选的，所述PLC模块具有远程连接单元和远程交互单元。

本实用新型的船用大功率高压交流干式负载由于具有独特的负载支路布置方式，负载的每个高压电阻隔间只放置单相电阻，杜绝了电阻隔间内发生相间短路的可能。电阻隔间采用高压绝缘子进行电气绝缘，进一步增加了相间电阻的爬电距离，从而在提高设备整体绝缘的同时，也大大降低了不同隔间的电阻发生相间短路的风险。

进一步地，本实用新型的低压控制室，能够通过对负载关键电气量的实时监测，实现负载短路故障的故障预警，实现对负载支路内部电阻丝的实时监测，从而避免负载设备的带病运行，大大提高设备的运行寿命。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1为负载主回路的电气原理图；

图2为负载的低压控制原理图；

图3为负载的平面布置示意图；

图4为高压电阻室的内部连接示意图(立面图)；

其中，TV为三相电压互感器；TA为三相电流互感器；FU1～FU6为高压熔断器；CM1～CM6为高压接触器；R1a～R6a、R1b～R6b、R1c～R6c为高压电阻。

具体实施方式

考虑到船用大功率高压交流发电机组的电力系统运行方式为中性点经高阻接地，允许系统内运行设备发生单相接地故障后，连续运行一段时间。基于这一先决条件，本实用新型设计的一种具有优良绝缘性能的船用大功率高压交流干式负载，在极大降低设备发生相间短路故障风险的同时，还能够进行相对地短路的故障预警，具有极佳的工程应用价值。

船用大功率高压交流干式负载以标准集装箱为单元，如图1～4所示的所有设备及元器件均集成安装于一个标准集装箱内。本实用新型的船用大功率高压交流干式负载能够用于AC10kV以上的交流电源检测。如图3所示，高压交流干式负载主要包括：低压控制室、高压接触室以及高压电阻室。

如图1所示的TV(三相电压互感器)、TA(三相电流互感器)、FU1～FU6(高压熔断器)、CM1～CM6(高压接触器)均放置于图3所示的高压接触器室，图1所示的R1a～R6a、R1b～R6b、R1c～R6c(高压电阻)均放置于图3所示的高压电阻室。图2所示的信号、状态、指令以及PLC模块等均放置于图3所示的低压控制室。

如图4所示，1#高压电阻隔间安装有1#～3#负载支路的a相，2#高压电阻隔间安装有1#～3#负载支路的b相，3#高压电阻隔间安装有1#～3#负载支路的c相。4#高压电阻隔间安装有4#～6#负载支路的a相，5#高压电阻隔间安装有4#～6#负载支路的b相，6#高压电阻隔间安装有4#～6#负载支路的c相。

如图4所示，以1#高压电阻隔间为例，1#负载支路a相的所有电阻丝均以预定规则安装在1#电阻隔间的绝缘云母板上，a相电阻丝的接线端子(即A1、N1)分别布置于电阻隔间的左右两侧。并且，1#电阻隔间的绝缘云母板通过高压绝缘子固定安装于1#电阻隔间的金属框架上。2#～6#高压电阻隔间均采用1#高压电阻隔间的安装方式，且同一三相电路中，每相邻两个高压电阻隔间的公共端N1～N6通过高压电缆进行连接。不难发现，相对于现有高压交流干式负载来说，所有负载支路A、B、C接线端子的电气距离大大增加，极好的降低了负载支路发生相间及相对地短路的风险。

如图4所示，所述高压电阻室由多个相互隔离的高压电阻隔间组成。一个高压电阻隔间内的负载支路的属性是唯一的，其属性是A相、B相或C相中的一种。负载的每个高压电阻隔间只放置单相电阻，杜绝了电阻隔间内发生相间短路的可能。每一高压电阻隔间的内部包括高压电阻、绝缘云母板、绝缘子。所述高压电阻按照预定规则固定于绝缘云母板上。在同一个高压电阻隔间，多个高压电阻的电阻丝相互平行。一个高压电阻的电阻丝的两个接线端子分别布置在所述电阻隔间的两侧。绝缘云母板通过所述绝缘子固定于所述高压电阻隔间的金属框架上。而且，一个高压电阻隔间内具有一个或多个负载支路，这些负载支路均属于同一相，杜绝了电阻隔间内发生相间短路的可能性。两个不同高压电阻隔间内的高压电阻，能够通过连接铜片或者高压电缆进行电气连接。而且，在这两个接线端子中，有一个为公共端。在同一个三相电路中，每相邻两个高压电阻隔间的公共端均通过电缆进行电气连接。

如图1、3所示，所述高压接触室与所述高压电阻室电连接，所述高压接触室的进线侧设置有三相电压传感器、三相电流传感器、与所有高压电阻室内的电阻一一对应的高压熔断器和高压接触器。三相电压传感器用于测量负载的输入三相电压和零序电压。三相电流传感器用于测量负载的输入三相电流和零序电流。高压熔断器和高压接触器均能够适应AC10kV以上的电路。

如图1、2所示，所述低压控制室与所述高压接触室电连接，所述低压控制室包括PLC模块、信号隔离器和中间继电器。所述PLC模块能够实时收集所述三相电压互感器和所述三相电流传感器的输出信号。工业PLC模块将实时采集到的三相电压/电流互感器输出信号，经过实时计算，可得出负载的三相功率、总功率、零序电压和零序电流。通过比较三相功率的偏差，可判断某负载支路的电阻丝是否存在熔断现象；通过比较负载总功率与实际负载支路的投入回路数，可判断某投入的负载回路是否存在故障分断现象；通过比较零序电压和零序电流的变化情况，可判断负载支路是否绝缘薄弱，导致单相接地故障。而且，所述PLC模块具有远程连接单元和远程交互单元，从而将监控结果传输至远程终端，并接受来自远程终端的操作命令。

因此，本实用新型提供的具有优良绝缘性能的船用大功率高压交流干式负载，其特点是：负载能够在AC10kV的电压等级下，长期户外运行；具有独特的负载支路布置方式，在提高负载对地绝缘性能的同时，能够将负载发生相间及相对地短路的风险降到最低；通过对负载关键参数的实时监测，能够实现负载短路故障的故障预警；能够对负载电阻的运行状态进行监测，避免了负载设备的带病运行，大大提高设备的运行寿命。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims

1.一种具有优良绝缘性的船用大功率高压交流干式负载，用于AC10kV以上的交流电源检测，其特征在于包括：低压控制室、高压接触室以及高压电阻室；所述高压电阻室由多个相互隔离的高压电阻隔间组成，一个高压电阻隔间内的负载支路的属性是唯一的，其属性是A相、B相或C相中的一种；所述高压接触室与所述高压电阻室电连接，所述高压接触室的进线侧设置有三相电压传感器和三相电流传感器；所述低压控制室与所述高压接触室电连接，所述低压控制室包括信号隔离器、中间继电器、用于实时收集三相电压互感器和所述三相电流传感器输出信号的PLC模块。

2.根据权利要求1所述的船用大功率高压交流干式负载，其特征在于，每一高压电阻隔间的内部包括高压电阻、绝缘云母板、绝缘子，所述高压电阻按照预定规则固定于绝缘云母板上，所述高压电阻的电阻丝的两个接线端子分别布置在所述电阻隔间的两侧，所述绝缘云母板通过所述绝缘子固定于所述高压电阻隔间的金属框架上。

3.根据权利要求1或2所述的船用大功率高压交流干式负载，其特征在于，一个高压电阻隔间内具有一个或多个负载支路。

4.根据权利要求1或2所述的船用大功率高压交流干式负载，其特征在于，两个不同高压电阻隔间内的高压电阻，通过连接铜片或者高压电缆进行电气连接。

5.根据权利要求2所述的船用大功率高压交流干式负载，其特征在于，所述两个接线端子中有一个为公共端，在同一个三相电路中，每相邻两个高压电阻隔间的公共端均通过电缆进行电气连接。

6.根据权利要求1所述的船用大功率高压交流干式负载，其特征在于，所述高压接触室还包括：与所有高压电阻室内的电阻一一对应的高压熔断器、高压接触器。

7.根据权利要求1所述的船用大功率高压交流干式负载，其特征在于，所述PLC模块具有远程连接单元和远程交互单元。