CN212514853U - 一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，包括带载式试验装置和监测装置，所述的带载式试验装置包括设置于变频器负载端的模拟负载模块和设置于变频器电源端，且与厂用母线连接的电压暂降发生模块，所述的电压暂降发生模块包括相互连接的自耦变压器和高电压瞬态电压升降器，所述的自耦变压器与厂用母线连接，其一次侧与二次侧采用磁联系，并通过二次侧中性点单独引出五个电压输出端，所述的高电压瞬态电压升降器包括相互连接的断路器和两个分接接头，所述的五个电压输出端与两个分接接头分别相互连接，与现有技术相比，本实用新型具有有效提高6kV变频器低压穿越实验能力，保障电网的安全稳定等优点。

Description

一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台

技术领域

本实用新型涉及变频器试验评估领域，尤其是涉及一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台。

背景技术

随着电力电子设备的不断发展，变频器在电厂中得到越来越广泛的应用，然而发电机组的辅机变频器在低电压状态时，能够承受的低电压范围和保持供电对象安全运行的时间因制造厂和设备型号的不同而不同。为保证辅机变频器的电压穿越能力不会影响电网的安全稳定运行，依据《发电厂及变电站辅机变频器高低电压穿越技术规范》，需要对变频器的电压穿越能力进行试验验证，为变频器的高低电压穿越能力提升治理的专项工作提供技术和服务支撑，进一步保障电网的安全稳定运行。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，包括带载式试验装置和监测装置，所述的带载式试验装置包括设置于变频器负载端的模拟负载模块和设置于变频器电源端，且与厂用母线连接的电压暂降发生模块；

所述的监测装置与测试控制器连接，包括分别通过数字/模拟信号传输电缆与变频器并联的宽带功率分析仪、电流互感器、电压互感器和高压霍尔电流电压传感器；

所述的电压暂降发生模块包括相互连接的自耦变压器和高电压瞬态电压升降器，所述的自耦变压器与厂用母线连接，其一次侧与二次侧采用磁联系，并通过二次侧中性点单独引出五个电压输出端，所述的高电压瞬态电压升降器包括相互连接的断路器和两个分接接头，所述的五个电压输出端与两个分接接头分别相互连接。

所述的监测装置与测试控制器通信连接，用于监测变频器电源侧和负载侧的电压、电流和频率，并将波形信号传输至测试控制器，所述的测试控制器为工业控制计算机。

所述的自耦变压器的五个电压输出端共用一个套管，输出的电压值分别为自耦变压器额定输入电压的20％、60％、90％、100％和130％。

所述的自耦变压器额定容量为3000kVA，额定输入电压为6kV。

所述的自耦变压器的绕组为无氧铜绝缘导线，铁芯通过硅钢片叠装而成。

所述的自耦变压器的接线组别为Dyn11联结，绝缘等级为10kV。

所述的模拟负载模块包括相互串联或并联的阻性模拟负载和感性模拟负载，用于模拟变频器的实际负载。

所述的阻性模拟负载设置3台，其额定容量为1000kW，额定电压为6kV，电阻值最小调节步长为10Ω，电阻寿命大于20000小时。

所述的感性模拟负载设置3台，其额定容量为300kVar，额定电压为6kV，额定电流为50A，额定电感为0.38H，电感可调范围0.38H～2.29H。

所述的阻性模拟负载和感性模拟负载通过串联或并联模拟容量为3000kVA、功率因数为0.5～1的实际负载。

所述的带载式试验装置模拟变频器电压环境具体包括：

所述的分接接头切换至接入自耦变压器额定输入电压的20％，将输出电压暂降至输入电压的20％，并在0.5s后恢复至正常电压；

所述的分接接头切换至接入自耦变压器额定输入电压的60％，将输出电压暂降至输入电压的60％，并在5s后恢复至正常电压；

所述的分接接头切换至接入自耦变压器额定输入电压的90％，将输出电压暂降至输入电压的90％，并保持该电压；

所述的分接接头切换至接入自耦变压器额定输入电压的130％，将输出电压暂突升输入电压的130％，并在0.5s后恢复至正常电压。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)本实用新型通过自耦变压器一次侧与二次侧采用磁联系，并通过二次侧中性点单独引出5个电压输出端，分别输出20％、60％、90％、100％和130％的额定输入电压，能够从额定电压切换至瞬时、短时和持续低电压穿越区以及瞬时高电压穿越区，具备恢复至正常额定电压的能力，同时提供陡升和暂降电压的模拟，更加准确地模拟变频器的电压环境；

2)本实用新型中自耦变压器采用Dyn11联结方式，可有效防止雷电侵入波的过电压，提高模拟电压的稳定性和安全性；

3)本实用新型的监测装置与测试控制器连接，且宽带功率分析仪、电流互感器、电压互感器和高压霍尔电流电压传感器可以监测多种形式、多个类型的信号，并对瞬态信号进行录波与记录，测试控制器为工业控制计算机，可借助测量设备对设备电气量波形进行处理，提供变频器低电压穿越能力的测评提供评价依据，为变频器的高低电压穿越能力提升治理工作提供支撑，进一步保障电网的安全稳定运行；

4)本实用新型通过设置多台感性模拟负载和阻性模拟负载，精准模拟多种变频器的负载，实现对6kV大容量变频器的低电压穿越试验，极大提升低电压穿越方面的试验能力。

附图说明

图1为本实用新型试验平台示意图；

图2为本实用新型试验平台连接示意图；

图3为自耦变压器示意图，其中图(3a)为一次侧和二次侧端口示意图，图(3b)为一次侧端口的连接示意图，图(3c)为二次侧端口的连接示意图。

其中，1、第一输出端，2、第二输出端，3、第三输出端，4、第四输出端，5、第五输出端。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例：

如图1和图2所示，本实用新型提供一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，包括带载式试验装置和监测装置。

监测装置与变频器并联，带载式试验装置包括模拟负载模块和与厂用母线连接的电压暂降发生模块，电压暂降发生模块、变频器和模拟负载模块依次串联，电压暂降发生模块包括相互连接的自耦变压器和高电压瞬态电压升降器，用于为变频器提供5档输出电压，模拟负载模块包括相互串联或并联的阻性模拟负载和感性模拟负载，用于模拟变频器的实际负载，监测装置用于监测变频器电源侧和负载侧的电压、电流和频率，并进行录波。

带载式试验装置模拟变频器电压环境和变频器负载，还原变频器实际运行过程中的低电压情况，监测装置对电气量进行监测，得到反映变频器低电压穿越能力的数据，作为试验人员分析判断的依据。

自耦变压器与厂用母线连接，额定容量为3000kVA，额定输入电压为6kV，额定输入电流为289A，其绝缘等级按照10kV电压等级设计，采用Dyn11联结方式。如图(3a)所示，自耦变压器的一次侧(A、B、C端口)与二次侧(a1～a5端口、 b1～b5端口、c1～c5端口)采用磁联系，并通过二次侧中性点单独引出5个电压输出端，5个电压输出端共用一个套管，输出的电压值分别为自耦变压器额定输入电压的20％、60％、90％、100％和130％，本实施例中，第一输出端1为二次侧的b1 端口，其输出电压为1200V，第二输出端2为二次侧的b2端口，其输出电压为3600V，第三输出端3为二次侧的b3端口，其输出电压为5400V，第四输出端4为二次侧的b4端口，其输出电压为6000V，第五输出端5为二次侧的b5端口，其输出电压为7800V，具体输出情况如下表所示：

档位	20％	60％	90％	100％	130％
						输出电压(V)	1200	3600	5400	6000	7800
最大输出电流(A)	1443	481	321	289	222

一次侧各端口的连接关系如图(3b)所示，二次侧各端口的连接关系如图(3c) 所示。自耦变压器的绕组采用无氧铜绝缘导线，满足各电压工作时间及负荷下的过热要求，绕组的焊接处和换位处采用优质绝缘材料包扎，线圈压板采用进口高强度优质压板，变压器绝缘强度高，耐电流冲击，质量安全可靠。铁芯采用优质硅钢片叠装而成，经夹铁、轭铁、穿钉紧固成型，铁芯的夹紧螺栓中间套有绝缘套管，以便与铁芯绝缘起来，减少涡流损耗，铁芯有和外壳相连的接地铜带。油箱使用钢板焊接制造，强度符合国家标准，焊缝饱满，光滑平整，粗细均匀，焊缝不渗油，钢板材质为优质热轧钢板，在喷漆前，进行过喷砂处理，油漆符合国家行业标准，外表漆膜均匀光亮。密封垫无扭曲、变形、裂纹和毛刺，并与法兰面的尺寸相配合；所有密封面平整吻合；大盖与油槽限位铁高度适当，橡皮密封压紧，不漏渗油。

高电压瞬态电压升降器用于调节变压器输出电压，具有两个分接接头，自耦变压器的5个电压输出端分别与两个分接接头连接，分接接头用于接入自耦变压器输出端输出的电压，在试验过程中通过断路器实现对不同电压的切换。

高电压瞬态电压升降器的电压调节具体为：

分接接头切换至接入自耦变压器额定输入电压的20％，将输出电压暂降至输入电压的20％，并在0.5s后恢复至正常电压；

分接接头切换至接入自耦变压器额定输入电压的60％，将输出电压暂降至输入电压的60％，并在5s后恢复至正常电压；

分接接头切换至接入自耦变压器额定输入电压的90％，将输出电压暂降至输入电压的90％，并保持；

分接接头切换至接入自耦变压器额定输入电压的130％，将输出电压暂突升输入电压的130％，并在0.5s后恢复至正常电压。

阻性模拟负载和感性模拟负载分别设置3台，感性模拟负载的额定容量为300kVar，额定电压为6kV，额定电流为50A，额定电感为0.38H，电感可调范围 0.38H～2.29H，阻性模拟负载的额定容量为1000kW，额定电压为6kV，电阻值最小调节步长为10Ω，电阻寿命大于20000小时。三台阻性模拟负载和三台感性模拟通过相互串联或并联，模拟容量为3000kVA、功率因数为0.5～1的实际负载。

模拟负载的铁芯气隙采用电机无级调速，采用3级蜗轮蜗杆自锁型减速机构以防由于电磁吸力所造成的铁芯移位，避免运行中的电抗值的变化，设计时保持一定的电抗值的调整裕度。铁芯的铁轭绝缘采用层压木，抗压强度超过120N/mm2，耐压水平达5kV/mm及抗短路、抗剪切能力较强，保证线圈轴向方向的压应力，保持线圈足够的机械强度。铁芯左右铁轭采用穿芯螺杆弹性压紧，以保证线圈在运输和运行中有足够的机械强度、较精确的定位和较小的噪音。铁芯芯柱为环氧浇铸结构避免由于铁芯片颤动引起的噪音。传动结构采用四角定位传动，能够有效抑制铁芯左右摆动引起的噪音。为保证线圈漏磁场对油箱的温升影响，线圈对油箱壁间留有足够的漏磁衍射宽度。线圈采用圆筒式结构，电抗高度相同，两只线圈并联时，保证两只线圈电抗电压均匀。

监测装置与测试仪器连接，包括宽带功率分析仪、电流互感器、电压互感器、高压霍尔电流电压传感器以及数字/模拟信号传输电缆，宽带功率分析仪、电流互感器、电压互感器、高压霍尔电流电压传感器分别通过数字/模拟信号传输电缆与变频器并联。测试仪器的主要性能指标为：电压偏差误差为±0.5％，电流误差为±0.5％，频率偏差误差为±0.1Hz，频率测量范围为0Hz至50Hz。

监测装置的测量参数包括：三相相电压、三相线电压、三相电流、三相有功功率等，同时可记录电压及电流的波形，计算电压暂降的百分数并记录维持时间。监控系统还可测量转速并记录转速曲线(需电动机提供转速信号)，测量变频器直流母线直流电压、电流值(需变频器提供电流测量信号)。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，包括带载式试验装置和监测装置，所述的带载式试验装置包括设置于变频器负载端的模拟负载模块和设置于变频器电源端，且与厂用母线连接的电压暂降发生模块，其特征在于：

所述的监测装置通过数字/模拟信号传输电缆与测试控制器连接，包括分别与变频器并联的宽带功率分析仪、电流互感器、电压互感器和高压霍尔电流电压传感器；

所述的电压暂降发生模块包括相互连接的自耦变压器和高电压瞬态电压升降器，所述的自耦变压器与厂用母线连接，其一次侧与二次侧采用磁联系，并通过二次侧中性点单独引出五个电压输出端，所述的高电压瞬态电压升降器包括相互连接的断路器和两个分接接头，所述的五个电压输出端与两个分接接头分别相互连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，其特征在于，所述的监测装置与测试控制器通信连接，用于监测变频器电源侧和负载侧的电压、电流和频率，所述的测试控制器为工业控制计算机。

3.根据权利要求1所述的一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，其特征在于，所述的自耦变压器的五个电压输出端共用一个套管。

4.根据权利要求3所述的一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，其特征在于，所述的自耦变压器为额定容量3000kVA、额定输入电压6kV的变压器。

5.根据权利要求4所述的一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，其特征在于，所述的自耦变压器的绕组为无氧铜绝缘导线，铁芯通过硅钢片叠装而成。

6.根据权利要求5所述的一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，其特征在于，所述的自耦变压器的接线组别为Dyn11联结。

7.根据权利要求1所述的一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，其特征在于，所述的模拟负载模块包括相互串联或并联的阻性模拟负载和感性模拟负载，用于模拟变频器的实际负载。

8.根据权利要求7所述的一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，其特征在于，所述的阻性模拟负载设置3台。

9.根据权利要求8所述的一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，其特征在于，所述的感性模拟负载设置3台。

10.根据权利要求9所述的一种适用于6kV变频器的电压穿越试验平台，其特征在于，所述的阻性模拟负载和感性模拟负载通过串联或并联模拟容量为3000kVA、功率因数为0.5～1的实际负载。

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