在冀北廊坊霸州變電站333號干式空心電抗器保護屏柜內(nèi)，電抗器“聽診器”——中國電科院創(chuàng)新研發(fā)的匝間保護裝置正監(jiān)測空心電抗器狀態(tài)，顯示“A相電抗器電壓35千伏，電流980安培”。
干式空心電抗器是變電站內(nèi)的重要組成部分。但受限于結(jié)構(gòu)特性，干式空心電抗器發(fā)生匝間短路故障早期電氣參數(shù)變化不夠明顯，需要快速精準(zhǔn)靈敏的保護監(jiān)測裝置來實現(xiàn)早期短時處置，切除故障。本次掛網(wǎng)試運行的干式電抗器保護裝置可實時捕捉內(nèi)部電感值微小變化，50毫秒內(nèi)可識別匝間短路故障，識別過程較傳統(tǒng)過電流保護算法提速10倍。
24年6月以來，在國家電力調(diào)度控制中心和國網(wǎng)設(shè)備部指導(dǎo)下，中國電科院繼電保護技術(shù)團隊開展新型電抗器保護關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，構(gòu)建高靈敏匝間保護算法并嵌入保護裝置。經(jīng)“數(shù)字模擬、物理動模、現(xiàn)場波形回放試驗”三重驗證，裝置實現(xiàn)了對干式空心電抗器電氣參數(shù)高靈敏監(jiān)測與保護。驗證和仿真結(jié)果還顯示，高靈敏匝間保護算法適用于高壓電抗器，有望在高壓電抗器保護裝置上推廣應(yīng)用，進一步提升現(xiàn)有高壓電抗器保護裝置靈敏度。
一、產(chǎn)品簡介（SHHZZB2000電力行業(yè)使用設(shè)備“輕便式直流高壓發(fā)生器”設(shè)計精巧，結(jié)構(gòu)簡單）
是根據(jù)中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ZBF 24003-90《便攜式直流高壓發(fā)生器通用技術(shù)條件》的要求，新研究、設(shè)計、制造的，是新時代的科技產(chǎn)品——便攜式直流高壓發(fā)生器，是適用于電力部門、廠礦企業(yè)動力部門、科研單位、鐵路、化工、發(fā)電廠等對氧化鋅避雷器、磁吹避雷器、電力電纜、發(fā)電機、變壓器、開關(guān)等設(shè)備進行直流高壓試驗，是新世紀(jì)理想的換代產(chǎn)品。
采用高頻倍壓電路，應(yīng)用新的PWM高頻脈寬調(diào)制技術(shù)，閉環(huán)調(diào)整，采用了電壓大反饋，使電壓穩(wěn)定度大幅度提高。使用性能的大功率IGBT器件及其驅(qū)動技術(shù)，并根據(jù)電磁兼容性理論，采用特殊屏蔽、隔離和接地等措施。使直流高壓發(fā)生器實現(xiàn)了高品質(zhì)、便攜式，并能承受額定電壓放電而不損壞。
儀器主要部件選用美國、德國、日本等國*技術(shù)的元器件，使儀器更可靠、更穩(wěn)定，倍壓筒體用德國技術(shù)研制生產(chǎn)，高頻變壓器經(jīng)有關(guān)專家特殊設(shè)計、體積小，容量大，過載能力強，便于現(xiàn)場作業(yè)試驗。展望未來，企業(yè)將繼續(xù)積極開拓市場。以質(zhì)量和信譽為生命，不斷提高科技水平，研制出的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，以滿足用戶的需要，努力開拓，再鑄新世紀(jì)的輝煌。
二、產(chǎn)品特點（SHHZZB2000電力行業(yè)使用設(shè)備“輕便式直流高壓發(fā)生器”設(shè)計精巧，結(jié)構(gòu)簡單）
1、體積更小、重量更輕、更美觀、更可靠、操作簡便、功能齊全，便于野外使用，是新世紀(jì)理想的可靠產(chǎn)品。
2、采用*技術(shù)、工藝制造，應(yīng)用新的PWM高頻脈寬調(diào)制技術(shù)、脈沖串邏輯陣列調(diào)制，采用大功率IGBT器件，利用高頻技術(shù)提高頻率，頻率高達(dá)100kHz，從而使輸出高壓穩(wěn)定度更高，波紋系數(shù)更小。
3、按免維修設(shè)計，主要部件均選用美、德、日等國進口*技術(shù)的元器件，經(jīng)久耐用，不怕連續(xù)對地直接短路放電。
4、精度高、測量準(zhǔn)確。電壓、電流表均為數(shù)字顯示，電壓分辨率為0.1kV，電流分辨率為0.1uA，控制箱上電壓表直接顯示加在負(fù)載試品上的電壓值，使用時無需外加分壓器，接線簡單。儀器具有高、低壓端測量泄漏電流，高壓端采用圓形屏蔽數(shù)字表顯示，不怕放電沖擊，抗干擾性能好，適合現(xiàn)場使用。
5、電壓調(diào)節(jié)穩(wěn)定度高，全量程平滑調(diào)壓，輸出電壓調(diào)節(jié)采用進口單個多圈電位器，升壓過程平穩(wěn)，調(diào)節(jié)精度高，并設(shè)計有粗調(diào)和細(xì)調(diào)功能。電壓調(diào)節(jié)精度優(yōu)于0.1%，電壓、電流測量誤差小于1.0%，脈動因數(shù)優(yōu)于0.5%。
6、負(fù)極性輸出、零啟動、連續(xù)可調(diào)、有過電壓、過電流、回零、接地保護、*斷線保護等各種保護功能。自動保護電路功能強，保護完善可靠，使操作安全，各種技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)于同類產(chǎn)品。
7、增設(shè)了高精度75%VDC-1mA的功能，做氧化鋅避雷器測量帶來的方便。輕輕一按無須計算。本儀器控制箱上有75%的電壓功能鍵，在做避雷器試驗時，當(dāng)電流升到1000uA時、就打開0.75的按鈕，這時電壓表、電流表所顯示的值就是75%的數(shù)據(jù)，做完后應(yīng)立即將升壓的旋鈕回到零位上，同時將細(xì)調(diào)電壓旋鈕回到零位上，并應(yīng)立即按綠色按鈕，切斷高壓并關(guān)閉電源開關(guān)。再做其它的試驗。
8、方便的過電壓整定設(shè)置功能，采用了數(shù)字撥盤開關(guān)，能將整定電壓值直觀顯示，使你操作更隨意，顯示數(shù)值單位為kV。
9、倍壓筒可分節(jié)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場使用，靈活方便，一機多用，經(jīng)濟實惠。
10、底部設(shè)有三只內(nèi)藏式支撐腳，增加了倍壓筒的穩(wěn)定性。
三、電氣工作原理框圖（SHHZZB2000電力行業(yè)使用設(shè)備“輕便式直流高壓發(fā)生器”設(shè)計精巧，結(jié)構(gòu)簡單）
四、產(chǎn)品規(guī)格及主要技術(shù)性能（SHHZZB2000電力行業(yè)使用設(shè)備“輕便式直流高壓發(fā)生器”設(shè)計精巧，結(jié)構(gòu)簡單）
| 規(guī) 格 技術(shù)參數(shù) | 60/2 | 100/2 | 120/2 | 160/2 | 180/2 | 200/2 | 250/2 | 100/200 3/2 | 200/300 3/2 | 其 它 等 級 |
| 輸出電壓(kV) | 60 | 100 | 120 | 160 | 180 | 200 | 250 | 100/200 | 200/300 |
600～800kV等合同 定做。 |
| 輸出電流(mA) | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3/2 | 3/2 | |
| 輸出功率(W) | 120 | 200 | 240 | 320 | 360 | 400 | 500 | 400 | 600 | |
| 充電電流(mA) | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 4.5/3.0 | 4.5/3.0 | |
| 機箱重量(kg) | 4.3 | 4.3 | 4.3 | 4.3 | 4.3 | 4.4 | 4.5 | 4.5 | 8.1 | |
| 倍壓筒高度(mm) | Φ80 ×500 | Φ80 ×620 | Φ80 ×770 | Φ80 ×770 | Φ110 ×770 | Φ110 ×770 | Φ110 ×820 | Φ110 ×800 | Φ110 ×1350 | |
| 倍壓重量(kg) | 6.3 | 6.8 | 6.8 | 7.2 | 7.2 | 7.2 | 7.6 | 7.5 | 12.6 | |
| 高壓極性 | 負(fù)電壓極性,零電壓啟動,連續(xù)可調(diào)。 | |||||||||
| 工作電源 | AC 220V±10%;50Hz | |||||||||
| 電壓測量偏差 | 1.0%（滿度）±1個字,高分辨率0.1%kV | |||||||||
| 電流測量偏差 | 1.0%（滿度）±1個字,高分辨率0.1%uA | |||||||||
| 過壓整定偏差 | ≤1.0% | |||||||||
| 0.75切換偏差 | ≤0.5% | |||||||||
| 波紋系數(shù) | ≤1.0% | |||||||||
| 電壓穩(wěn)定度 | 隨機波動,電源電壓變化±10%時≤0.5% | |||||||||
| 工作方式 | 間斷使用;額定負(fù)載30分鐘;1.1倍額定電壓使用:10分鐘 | |||||||||
| 環(huán)境溫度 | -15℃～50℃ | |||||||||
| 相對濕度 | 當(dāng)溫度為25℃時，不大于90%(無凝露) | |||||||||
| 海拔高度 | 2500米以下 | |||||||||
五、使用說明（SHHZZB2000電力行業(yè)使用設(shè)備“輕便式直流高壓發(fā)生器”設(shè)計精巧，結(jié)構(gòu)簡單）
1、面板元器件使用說明
⑴ 高頻輸出及電壓、電流測量電纜快速聯(lián)接多芯插座:用于機箱與倍壓部分的聯(lián)接。聯(lián)接時只需將電纜插頭上的白點對準(zhǔn)插座上的白點順時針方向轉(zhuǎn)動到位即可。拆卸時只需逆時針轉(zhuǎn)動電纜插頭即可。注意:安裝、拆卸插頭時,請握緊插頭的金屬圓環(huán)處旋轉(zhuǎn)。嚴(yán)禁手握電纜線旋轉(zhuǎn)及拉撥電纜線旋轉(zhuǎn),以免造成插頭與電纜線之間斷線。
⑵ 數(shù)顯電壓表:LCD液晶數(shù)字顯示直流高壓輸出電壓,單位為kV,為±0.1kV。
⑶ 數(shù)顯電流表: LCD液晶數(shù)字顯示直流高壓輸出電流,單位為uA,為±0.1uA。
⑷ 電源保險絲座:保險絲為10A。
⑸ 電源輸入插座:單相交流220V±10%,50Hz。將隨機配置的電源線與電源輸入插座相聯(lián)(插座內(nèi)自帶保險
管10A或單獨保險座)。
⑹ 接地接線柱:此接地端子與倍壓筒接地端子及試品接地聯(lián)接為一點后,再與接地網(wǎng)相連。
⑺ 過電壓整定撥盤開關(guān):用于設(shè)定過電壓保護值。過壓整定范圍為0.05-1.2倍額定電壓內(nèi),撥盤開關(guān)所顯示值單位為kV。
⑻ 單雙節(jié)選擇開關(guān)(為雙節(jié)倍壓筒)、電壓滿度換檔(分節(jié))開關(guān):當(dāng)開關(guān)撥向1時,倍壓筒為單節(jié),電壓表顯示的是單節(jié)倍壓筒電壓;當(dāng)開關(guān)撥向2時,倍壓筒為雙節(jié),電壓表顯示的是雙節(jié)倍壓筒電壓。
雙節(jié)倍壓筒使用時，請將上節(jié)下端法蘭白點標(biāo)記對準(zhǔn)下節(jié)上端法蘭白點后，順時針方向旋轉(zhuǎn)到碰足(約30度角左右),即上下節(jié)電氣聯(lián)接到位,反之為卸下。
單節(jié)使用時,請別忘記把另配置的一端頂蓋,用上述的方法裝到下節(jié)的頂端上。
⑼ 75%VDC-1mA用黃色帶燈按鈕:紅燈亮?xí)r有效。當(dāng)按下黃色按鈕后黃燈亮,輸出高壓降到原來的0.75倍,并保持此狀態(tài),此功能是專門為氧化鋅避雷器快速測量用0.75VDC-1mA,按下綠色按鈕紅燈、黃燈均滅,高壓切斷并退出0.75倍狀態(tài)。
⑽ 綠色帶燈按鈕:綠燈亮表示電源已接通及高壓斷開。在紅燈亮狀態(tài)下,按下綠色按鈕,紅燈滅綠燈亮,高壓回路切斷。
⑾ 紅色帶燈按鈕、高壓接通按鈕、高壓指示燈:在綠燈亮的狀態(tài)下,按下紅色按鈕后,紅燈亮綠燈滅,表示高壓回路接通。此時可升壓。此按鈕須在電壓調(diào)節(jié)電位器回零狀態(tài)下才有效。如按下紅色按鈕紅燈亮,綠燈仍亮,但松開按鈕紅燈滅綠燈亮,表示機內(nèi)保護電路已工作,此時必須關(guān)機檢查過壓整定撥盤開關(guān)是否小于滿量程的5%及有無其它故障,檢查無誤后再開機。
⑿ 粗調(diào)電壓調(diào)節(jié)電位器:該電位器粗調(diào)多圈電位器,順時針旋轉(zhuǎn)為升壓,反之為降壓。此電位器具備控制電子零位保護功能。因此升壓前必須先回零位。電壓調(diào)節(jié)精度0.1%kV,試驗完畢后,該電位器應(yīng)回到零位上。
⒀ 細(xì)調(diào)電壓調(diào)節(jié)電位器:為調(diào)整精度用,該電位器微調(diào)多圈電位器,順時針旋轉(zhuǎn)為升壓,升壓很微慢,反之為降壓。細(xì)調(diào)一般為后用于調(diào)整電壓準(zhǔn)確數(shù)和做氧化鋅避雷器試驗,后調(diào)整電流準(zhǔn)確數(shù)用。試驗完畢后,該電位器應(yīng)回到零位上。
⒁ 電源開關(guān):將此開關(guān)朝上邊按下,電源接通,綠燈亮;反之為關(guān)斷。避免用此開關(guān)直接關(guān)斷高壓,關(guān)機時,首先使電壓粗調(diào)和微調(diào)電位器都回到零位后,然后關(guān)閉電源開關(guān)。
2、倍壓筒使用說明
1.高壓引出接線柱 2.均壓罩
3.倍壓筒體 4.上節(jié)倍壓筒
5.上下節(jié)聯(lián)接法蘭 6.下節(jié)倍壓筒
7.接地端子 8.與控制箱聯(lián)接電纜插座
9.△-Y形伸縮式接腳
江蘇蘇州500千伏太倉變電站繼電保護改造工程順利完成，標(biāo)志著江蘇在華東地區(qū)先實現(xiàn)500千伏變電站繼電保護裝置國產(chǎn)化。
06年以前，江蘇省內(nèi)27座500千伏變電站的繼電保護裝置主要依賴進口。為避免核心技術(shù)“卡脖子”問題，國網(wǎng)江蘇省電力有限公司全面啟動500千伏變電站繼電保護裝置國產(chǎn)化改造工作，國網(wǎng)江蘇超高壓公司承擔(dān)了主要任務(wù)。
在改造過程中，國產(chǎn)與進口保護裝置的匹配問題成為一大技術(shù)難點。江蘇超高壓公司檢修人員對照英文說明書和原理圖，逐條梳理保護邏輯和回路走向，組織施工、設(shè)計單位與廠家進行專題論證，最終通過在國產(chǎn)保護屏柜上加裝與進口保護相配合的繼電器，實現(xiàn)了兩者的無延時配合。
此外，繼電保護裝置國產(chǎn)化改造需拆解待更換屏柜的所有電纜，稍有不慎就會誤碰運行回路導(dǎo)致設(shè)備跳閘。為確保安全，江蘇超高壓公司運用“班組—中心—公司”三級風(fēng)控體系，開工前組織至少3次現(xiàn)場勘察，編制實施方案和二次安措表，并聯(lián)合專業(yè)管理部門和施工單位審查實施方案，梳理風(fēng)險點并制定預(yù)控措施。
據(jù)悉，江蘇500千伏變電站繼電保護裝置國產(chǎn)化改造工作歷時14年，共更換保護設(shè)備786套，改造電纜兩萬余根。改造完成后，二次回路簡化率達(dá)52%，有效提升現(xiàn)場運維檢修效率。
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