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17

2024

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04

我司全面开展低压电器在20Hz低频环境下短路性能测试


         近年来,风力发电行业发展迅猛,但因风能的特殊性及风力发电环境的复杂性,其发电气系统与常规的水(火)力发电系统相比有较大的差异。风能具有随机性、不可控等特征,以及并网安全运行要求的特殊性,因此风力发电系统中对低压电器元器件的要求不相同,其性能指标及可靠性要求比一般的水(火)力发电系统高。

       柔性低频交流输电是一种服务新能源高效汇集送出的新型输电技术。该技术利用电力电子控制选择低于工频(50Hz)的系统频率,低频电缆充电无功功率可降低60%(通常为15-20Hz),从而释放电缆的有功功率输送潜力、提高电缆输电距离和容量。另外,该技术兼具柔性调控功能,可实现电网参数的灵活控制,提高电力系统的灵活性和稳定性。

       对于柔性低频输电技术重要且最难的技术点是低频(15-20Hz)工况下低压电器是否保持可靠分断能力。主要原因是: 当低压电器的动静触头分离瞬间,触头间产生电弧,且电弧中有大量自由电子。电弧的温度很高,可达5000℃ ~ 7000℃以上,若电弧长时间不熄灭,不仅烧坏断路器,而且造成重大的经济损失和人身安全风险。当50Hz或者60Hz常规设计的低压电器运用在20Hz的电源系统内发生短路故障时, 电流周期将由20ms增加至50ms,此时短路电流发生时电流过零的时间会被延长,灭弧室内积累更多的游离高温气体,电流过零后介质恢复强度大大削减,增加分断失败的风险,对设备安全构成极大的隐患。

       近日,某风电场发生一起机组烧毁事故。事故分析:工作人员在调试设备过程中误操作直接导致供电线路出现短路、打火现象,而此时箱变中的低压侧保护断路器又不能及时跳闸,从而导致风力发电电机组烧毁。该事故发生后,低压断路生产企业分析原因后认为:这种按50H或60Hz设计制作的断路器在低频20H中运行有较大风险,于是在第一时间找到我司提出低频20Hz环境下验证短路性能的测试需求。这一需求看似简单,但实际上很难实现。据我们所知目前国内检测机构中完全具备低频(16.7 Hz ~ 20Hz)、高电压(1140V)、大短路电流(50kA)检测能力的试验室几乎没有。

       为此浙江方圆电气检测急客户所急,立刻组成攻关团队,在经过数月的攻关研制,成功攻克了低频振动、铁心磁通力和变压器容量损耗等技术难题,研制出满足低压电器在16.7 Hz ~20Hz之间低频高电压大短路试验装置,最大短路电流可达到:AC16.7 Hz ~20Hz/1140V/50kA。

 风电系统对保护断路器的其他特殊要求:

       1、需满足低频环境下保护特性要求;目前罗氏线圈广泛应用于断路器的电流测量,但当信号频率发生变化时其增益函数也随之变化,传统用于恒定工频检测的方法将不再适用。换言之,用于工频场合的普通断路器使用于直驱型风机保护时,其保护特性将难以保证,易发生误动和拒动。

       2、需满足操作性能可靠性要求;据某些风电站统计,每天带电操作次数达4次为例。一年可达1460次。若以10年使用寿命计算,电寿命需达到15000次,远高于GB/T 14048.2-2020标准要求。

       3、需满足高海拔性能要求;风电设备所处的风场环境比一般的用电环境恶劣许多,海拔普遍高于2000m,有的达到5000m。

       对以上低频保护特性及低频带电操作性两项试验,我司正在研制之中。

       方圆电气检测将继续面向未来,为国内外电气设备高端制造商在高难度、高技术、新型领域、个性化定制等专、精、特、新输配电电器创新研发提供更多技术支持和服务,欢迎各界朋友前来咨询和检验检测!