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CWPE2019:苏州电器科学研究院副总工杨英杰:负荷开关开合试验替代方法的探讨

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-11-28   来源:东方风力发电网  浏览次数:91
核心提示:2019年11月22—23日,第四届中国风电电气装备与微电网技术高峰论坛暨中国电器工业协会风力发电电器设备分会二届四次年会于江苏苏州召开,本次会议的主题是“智慧能源、智能制造、智控微网”。苏州电器科学研究院股份有限公司副总工杨英杰在会上为大家带来了题为《负荷开关开合试验替代方法的探讨》的精彩演讲。
   2019年11月22—23日,第四届中国风电电气装备与微电网技术高峰论坛暨中国电器工业协会风力发电电器设备分会二届四次年会于江苏苏州召开,本次会议的主题是“智慧能源、智能制造、智控微网”。苏州电器科学研究院股份有限公司副总工杨英杰在会上为大家带来了题为《负荷开关开合试验替代方法的探讨》的精彩演讲。


 
  以下为演讲实录:
 
  我的主题是《负荷开关开合试验替代方法的分析》。我这个主题不是风电主要研究的大方向,因为只是风电系统中一个并网的开关设备。
 
  可能大家不是很熟悉,我就简单做一个概念的介绍。负荷开关在开关设计里面只是一个很小的设施,它的主要特点就是能够承载开合正常工作电路或者一些过载电流,也能够承载短路电流,但是它的特点是不能开断短路电流,它和电流器是最大的不同之处。我想讲一下开合的内容,因为负荷开关牵扯到很多的方式,我这个主题主要是有功负载开断方式来替代闭环开断的方法。
 
  简单说一下有功负载开断能力的情况。就是由电阻和电抗构成的一个并联混路,这个功率大概是0.75。闭环电流开断是在闭环运行的时候,可能需要开断一个电流,这个电流实际上开断之后负荷两端都是存在电压的,所以它的特点是电压比较低。确认能不能开断主要是恢复电压的问题,这个恢复电压就是电流开断后,出现于开关装置端子间的电压。瞬态恢复电压简称是TRV,也就是电流端开断的时候具有显著瞬态特性的电压。
 
  我大概说一下负荷开关基本的用途。在风电系统中并网风电基本的原理图,主要是在预装式变电站中,690V/35kv使用的元件。像右边这个 单元一般来讲开关设备这一块的组成就是有两个径向,有负荷开关,然后由熔断器作为变压器的保护,一旦变压器出现内部故障的时候能够迅速把电流切断,防止变压器发生爆炸的情况。同时熔断器单相熔断时会使变压器非全相运行,此时负荷开关配合动作,会断开三相电路,防止设备缺相运行。
 
  负荷开关的电弧理论目前还不是很完善,必须通过试验来验证开关设备的开断能力。负荷开关的标准国标是3804,对应的是关合和开断试验的项目。右边这个图一个是环网供电单元有三个部分组成:负荷开关,右边是带熔断器的,左边这两个就是负荷开关,是充气式的,上面是真正的负荷开关的结果。
 
  研究的主要内容标准中有这样一段话,就是用有功负载代理闭环开断的试验,我在试验过程中就改变线路了,我直接用有 功负载的试验把它代替了,这样试验就很方便了,特别是试验条件不是完善的时候,这个就完全可以代替它,代替它是有条件的,在有功负载开断试验的时候,TRV要比闭环开断的时候TRV,下面两种试验方法:电源组阻抗等于或大于总阻抗的20%;用提高振幅系数来调整TRV。一个是落实什么情况下可以替代,第二个是用这种方法替代对 这两个试验方式合适不合适?主要是讨论这个问题。这个就是有功负载的波形图,这个实际上带着负荷的,右边是闭环电流开断,它也是开断负荷电流,从试验目的来讲是因为它开断后两端都带电压的,类似于非常小电流的短路开断,这两个开断还是有很大的区别的。
 
  这是试验回路和参数要求,有功负载是带负载的,闭环电流就是不带负载的。它们两个电流是相同的,电压不一样,电压它是20%额定电压,那个是100%的额定电压。负载功率因数是0.7,还有电源回路阻抗占比在15%正负3%之间。整个的有功负载开断的试验阻抗的占比非常关键的参数,后面我会提到。
 
  这是瞬间恢复电压TRV的以后。就是阻力衰减的图,从标准规定来讲它讲的是完全是试验回路了,讲的不是产品的,实际上我们做试验的过程中。这个就是实际开关过程中负荷开关断时的电压,断口TVR为电源侧TRV和负载侧TRV之差,因为负载侧是电阻和电抗并联,因数是0.7的话指数衰减负载侧的TRV。
 
  这个是标准的要求。左侧是有功负载的,它这个是电源侧的恢复电压,不是断口的。右边是闭环回路的。它们两个有一个时间,T3的时间差了1倍多,相当于右侧的上升率是比较低的,左侧上升是比较高的。
 
  这个主要是做一些模拟仿真的计算得出的结论。红色的字体,在电源阻抗占 总阻抗的20%的时,有功负载和闭环开断这讲的是一个断口的TRV,它们俩基本是接近的。还得出一个结论就是电源阻抗达到20%时,断口恢复电压可能就要相当严酷  一些。这边是回路阻抗占比对TRV幅值的影响。
 
  标准中还提到了提高振幅系数。振幅系数常规来讲振幅是1.4,按照提高振幅系数的时候他用20%除以阻抗占比比如说15%,18%,12%这个范围之内,如果是按照仿真计算以后,阻抗占比20%除以阻抗占比的话乘以1.4,按照这个振幅系数来提高有功负载开断的时候TVR的振幅系数,也可以实现同样的结果。
 
  经过这些讨论,得出一个结论。如果从有功负载回路中 电源阻抗占总阻抗比值大于20%的时候,不论是从TRV还是从PRV的角度,有功负载比闭环严酷些,因此可以采用有功负载试验替代闭环实验方式。
 
  如果按照乘数20%除以电源阻抗占比来提高电源侧TRV的振幅系数,可以用有功负载代替闭环开关试验,但是这也提出一个问题,用了两种方法调整振幅系数以后都会使有功负载实际上更加严酷,不建议按照这种方法进行试验。
 
  这是对标准的建议,相当于试验方法来讲基本上它们两个表述是一样的,这种表述就存在一些问题,所以我觉得这个表述建议在下次修改的时候做一些调整,特别是第二条,标准上是20除以15,这是占比,乘1.5,实际上这个1.5是存在一些问题,按道理应该是修改成1.4。
 
  我讲的内容大概是这么多,谢谢大家的聆听。
 
  (内容来自现场速记,未经本人审核)
 
 

 
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