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17
2024
-
04
我司全面開展低壓電器在20Hz低頻環境下短路性能測試
近年來，風力發電行業發展迅猛，但因風能的特殊性及風力發電環境的復雜性，其發電氣系統與常規的水(火)力發電系統相比有較大的差異。風能具有隨機性、不可控等特征，以及并網安全運行要求的特殊性，因此風力發電系統中對低壓電器元器件的要求不相同，其性能指標及可靠性要求比一般的水（火）力發電系統高。
柔性低頻交流輸電是一種服務新能源高效匯集送出的新型輸電技術。該技術利用電力電子控制選擇低于工頻（50Hz）的系統頻率，低頻電纜充電無功功率可降低60%（通常為15-20Hz），從而釋放電纜的有功功率輸送潛力、提高電纜輸電距離和容量。另外，該技術兼具柔性調控功能，可實現電網參數的靈活控制，提高電力系統的靈活性和穩定性。
對于柔性低頻輸電技術重要且最難的技術點是低頻（15-20Hz）工況下低壓電器是否保持可靠分斷能力。主要原因是： 當低壓電器的動靜觸頭分離瞬間，觸頭間產生電弧，且電弧中有大量自由電子。電弧的溫度很高，可達5000℃ ~ 7000℃以上，若電弧長時間不熄滅，不僅燒壞斷路器，而且造成重大的經濟損失和人身安全風險。當50Hz或者60Hz常規設計的低壓電器運用在20Hz的電源系統內發生短路故障時, 電流周期將由20ms增加至50ms，此時短路電流發生時電流過零的時間會被延長，滅弧室內積累更多的游離高溫氣體，電流過零后介質恢復強度大大削減，增加分斷失敗的風險，對設備安全構成極大的隱患。
近日，某風電場發生一起機組燒毀事故。事故分析：工作人員在調試設備過程中誤操作直接導致供電線路出現短路、打火現象，而此時箱變中的低壓側保護斷路器又不能及時跳閘，從而導致風力發電電機組燒毀。該事故發生后，低壓斷路生產企業分析原因后認為：這種按50H或60Hz設計制作的斷路器在低頻20H中運行有較大風險，于是在第一時間找到我司提出低頻20Hz環境下驗證短路性能的測試需求。這一需求看似簡單，但實際上很難實現。據我們所知目前國內檢測機構中完全具備低頻（16.7 Hz ~ 20Hz）、高電壓（1140V）、大短路電流（50kA）檢測能力的試驗室幾乎沒有。
為此浙江方圓電氣檢測急客戶所急，立刻組成攻關團隊，在經過數月的攻關研制，成功攻克了低頻振動、鐵心磁通力和變壓器容量損耗等技術難題，研制出滿足低壓電器在16.7 Hz ~20Hz之間低頻高電壓大短路試驗裝置，最大短路電流可達到:AC16.7 Hz ~20Hz/1140V/50kA。
風電系統對保護斷路器的其他特殊要求：
1、需滿足低頻環境下保護特性要求；目前羅氏線圈廣泛應用于斷路器的電流測量，但當信號頻率發生變化時其增益函數也隨之變化，傳統用于恒定工頻檢測的方法將不再適用。換言之，用于工頻場合的普通斷路器使用于直驅型風機保護時，其保護特性將難以保證，易發生誤動和拒動。
2、需滿足操作性能可靠性要求；據某些風電站統計,每天帶電操作次數達4次為例?一年可達1460次?若以10年使用壽命計算,電壽命需達到15000次，遠高于GB/T 14048.2-2020標準要求?
3、需滿足高海拔性能要求；風電設備所處的風場環境比一般的用電環境惡劣許多，海拔普遍高于2000m，有的達到5000m。
對以上低頻保護特性及低頻帶電操作性兩項試驗，我司正在研制之中。
方圓電氣檢測將繼續面向未來，為國內外電氣設備高端制造商在高難度、高技術、新型領域、個性化定制等專、精、特、新輸配電電器創新研發提供更多技術支持和服務，歡迎各界朋友前來咨詢和檢驗檢測！
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