超低频耐压装置十余年研发生产经验

长期以来，火电、水电等作为电网主要支撑性电源，有力的保障了电网可靠稳定运行。随着“双碳”目标推进，新能源占比不断增加，而同步发电机电源比例不断降低，电力系统面临系统平衡机制由“确定性发电跟踪不确定负荷”转变为“不确定发电与不确定负荷双向匹配”、现有可控电源的深度调节能力难以抵消新能源出力的随机波动性等问题，电网可靠稳定运行将受到严峻考验。

“就目前而言，基于新能源的特性，电网是没办法无限接纳新能源并网的。”目前在实际工程中广泛使用的变流器采用跟网型控制策略，其外部表现为电流源特性，无法承担按需提供惯量保持供需平衡（频率稳定）和平稳电网电压，随着新能源发电装置的不断增加，系统扰动对电力系统可靠运行的影响越来越明显。

娄彦涛坦言，“近几年，随着大规模新能源建设的推进，暴露出了非常大的系统可靠稳定风险问题，包括整个系统一次调频能力不足、故障影响范围扩大等，对电网造成了很大冲击。而新能源大基地大规模并网，一旦发生事故对电网的影响更是不可估量的。”

西安西电电力电子有限公司副总经理白世军进一步表示，当前存在有新能源打捆水电、火电并网送电其实也是从保障电网稳定考虑，一定程度上限制了大规模新能源规模外送的需要，为了应对新能源发电高比例并网导致传统电网惯性减弱的问题，新能源装备的新发展以及构网型技术越来越被行业所关注。

一、产品及选用（WBVLF3000超低频耐压装置十余年研发生产经验）

1、命名说明

2、超低频系列产品                         表1

3、根据被试对向选择适当规格的产品。

使用时，试品电容量不得超过仪器的额定容量。试品电容量过小，会影响输出波形。若小于0.05μF，仪器将不能正常输出。可并联0.1 μF的电容辅助输出。下面是一些设备的电容量，供用户参考。

不同发电机的单相对地电容量                          表2

交联聚乙烯绝缘单芯电力电缆的电容量(μF/km)    表3

4、试品电流的估算方法：

计算公式：　Ｉ＝２πfＣＵ

二、绝缘耐压试验原理（WBVLF3000超低频耐压装置十余年研发生产经验）

超低频绝缘耐压试验实际上是工频耐压试验的一种替代方法。我们知道，在对大型发电机、电缆等试品进行工频耐压试验时，由于它们的绝缘层呈现较大的电容量，所以需要很大容量的试验变压器或谐振变压器。这样一些巨大的设备，不但笨重，造价高，而且使用十分不便。为了解决这一矛盾，电力部门采用了降低试验频率，从而降低了试验电源的容量。从国内外多年的理论和实践证明，用0.1Hz超低频耐压试验替代工频耐压试验，不但能有同样的等效性，而且设备的体积大为缩小，重量大为减轻 ，理论上容量约为工频的五百分之一。试验程序大大地减化，与工频试验相比优越性更多。这就是为什么发达国家普遍采用这一方法的原因。我国电力部以委托武汉高压研究所起草了《35kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆超低频（0.1Hz）耐压试验方法》行业标准。我国正在推广这一方法，本仪器是根据我国这一需要研制而成的。可广泛用于电缆、大型高压旋转电机、电力电容器的交流耐压试验之中。

三、产品简介（WBVLF3000超低频耐压装置十余年研发生产经验）

本产品接合了现代数字变频先进技术，采用微机控制，升压、降压、测量、保护完全自动化，并且在自动升压过程中能进行人工干预。由于全电子化，所以体积小重量轻、大屏幕液晶显示，清晰直观、打印机输出试验报告。设计指标完全符合《电力设备专用测试仪器通用技术条件，第4部分：超低频高压发生器通用技术条件》电力行业标准，使用十分方便。现在国内外均采用机械式的办法进行调制和解调产生超低频信号，所以存在正弦波波形不标准，测量误差大，高压部分有火花放电，设备笨重，而且正弦波的二，四象限还需要大功率高压电阻进行放电整形，所以设备的整体功耗较大。本产品均能克服这样一些不足之处，另外，还有如下特点需要特别说明：

电流、电压数据均直接通过高压侧采样获得，所以数据真实、准确。

过压保护：当输出超过所设定的限压值时，仪器将停机保护，动作时间小于２０ms。

过流保护：设计为高低压双重保护，高压侧可按设定值进行精准停机

保护；低压侧的电流超过额定电流时将进行停机保护，动作时间都小于２０ms。

★ 高压输出保护电阻设计在升压体内，所以外面不需另接保护电阻。

由于采用了高低压闭环负反馈控制电路，所以输出无容升效应。

四、技术参数（WBVLF3000超低频耐压装置十余年研发生产经验）

1、输出额定电压：参见表1

2、输出频率：0.1Hz、0.05Hz、0.01Hz。

3、带载能力：参见表1    0.1  Hz  *大1.1μF

0.05 Hz  *大2.2μF

0.02 Hz  *大5.5μF

4、测量精度：３%

5、电压正，负峰值误差：≤３％

6、电压波形失真度：≤５％

7、使用条件：户内、户外；温度：-10℃∽+40℃；湿度：≤85％RH

8、电源：交流50 Hz，220V ±5%

9、电源保险管：参见表1

五、结构说明（WBVLF3000超低频耐压装置十余年研发生产经验）

1、控制器面板示意图  

                             图1

图1中各部件示意以及功能说明：

(1)“地”：接地端子，使用时与大地相连。

(2)“控制输出”：输出多芯插座，使用时与升压体的输入多芯插座相连。

(3)“对比度”：对比度调节旋扭，用于调节液晶显示器的对比度。

(4)“功能键”：其功能由显示器提示栏对应位置提示。

(5)“AC220V”：电源输入插座，内藏保险管。

(6)“开关”：电源开关。内藏指示灯，开时亮，关时熄。

(7)“打印机”：打印测试报告。

(8)“液晶显示器”：显示测试数据。

2、升压器结构示意图

六 操作说明

1、连线方法

                        图3 （连线图）

连线说明：用本产品随机配备的两根专用线和接地线按图3的方法连接。电源插座用电源线连至50Hz/220V的交流电上。

2、操作程序

(1) 开机。(注意:每次开机前都要对试品充分放电，升压过程中需要停机时请先按停机键，再用电源开关)

按上述方法连好所有线路之后，就可以将电源开关打开。仪器在微机上电复位下，自动进入如图4所示的设限界面。在进行连线、拆线、或暂不使用仪器时，应将电源关掉。电源插座上装有保险管。若开机屏幕无显示，应先检查保险管是否熔断。大小应按表1提供的数据更换。

(2) 设置限定参数

                      图4（设定界面）

在图4所示的设限界面上，可根据试验的需要设定好试验频率、试验电压、高压侧的过压保护值、过流保护值、试验时间。将光标移到相应的设定，按确定键选择。

频率有三种选择：0.1、0.05、0.02。它规定了仪器的输出频率。单位为Hz

试验电压范围为10KV至额定值。(请不要设小于10KV的试验电压),它规定了我们所要升至的试验电压。仪器升至这个设定电压值时，就不再升压，并保持在这个峰值下进行等幅的正弦波输出。

电压保护值设定范围为0至额定值，单位为kV。它规定了通过试品的电压上限值，当电压超过此设定时，仪器自动切断输出，进行停机操作。一般情况下电压保护值设定为比试验电压高4KV。

电流保护值设定范围为0至额定值，单位为mA。它规定了通过试品的电流上限值，当电流超过此设定时，仪器自动切断输出，进行停机操作。

定时修改范围：0-99分。它规定了试验时间的长短。单位为分钟。

以上电压，电流均为峰值，仪器显示的测量数据，以及打印报告上的电压电流值均为峰值。

将光标移到“启动试验电压”按确定键，仪器进入图5所示的升压界面。

 自动升压

自检成功后，仪器自动进入升压状态。仪器将用若干个周期的时间将电压升至设定值。在升压过程中，按停机键，仪器将切断电压输出，回到开始画面。当升压值接近设定值时出现图6

                          图6

此时按“上下”键，微调电压，按“确定”键，仪器开始计时，计时结束后自动打印试验报告。回到开始画面，放电结束后再开始下一次测量。

★另外还有两种非正常停机：过压保护停机、过流保护停机。停机后出现相应的提示界面，放电结束后，再调整限制电压值或限制电流值，再开始下次测量。

2022年8月29日，工业和信息化部、财政部、商务部、国务院国有资产监督管理委员会、国家市场监督管理总局联合发布的《加快电力装备绿色低碳更新发展行动计划》（下称《行动计划》）提出，通过5-8年时间，电力装备供给结构显著改善，保障电网输配效率明显提升，基本满足适应非化石能源高比例、大规模接入的新型电力系统建设需要。

值得注意的是，该份文件明确提出了，推进风光储一体化装备发展，推动构网型新能源发电装备研究开发，这对我国电力装备整体的改善和提高起到了重要的战略意义。

据了解，构网型变流器是通过在变流器控制环节中模拟同步发电机的运行机制，让新能源发电机组变得像同步机一样对电网有足够的支撑能力。“在风电、光伏等新能源发电侧，打造构网型并网技术，能够帮助提升电力系统的稳定性和可靠性。”西安西电电力电子有限公司执行董事娄彦涛表示，构网型技术的实现将极大程度的降低当前大规模新能源并网的电网风险，目前这一技术已经在国内外的新能源变流器、储能系统中开展了部分研究示范，其技术应用前景被寄予厚望。

今年年初的一份数据显示，西北电网2022年预计新能源投产超四千万千瓦（包括沙漠、戈壁、荒漠大型风光基地项目），总装机将超过1.8亿千瓦，同时，电化学储能投产将突破三百万千瓦，西北电网将迎来史上新能源投产规模很大的一年。

对于此，西北电网也在相关计划中表示要持续做好涉网性能提升。按照新版导则、新版风电场接入电力系统技术规定等要求，严把并网技术关，加快新能源抗扰、主动支撑、感知能力改造，推动其从“并网”向“组网”转变；同时积极试点支撑新型电力系统的构网型新能源和储能涉网技术，尽可能避免“先投产、再改造”的发展老路。

据西安西电电力电子有限公司执行董事娄彦涛透露，“构网型”电力电子变流器推广应用是电网企业、新能源设备制造商、新能源业主等多方博弈发展的过程。未来，市场刚性需求会比较强烈，目前主流设备厂商都在布局相关产业。西安西电电力电子有限公司也在做相关领域的产业布局。

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