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    試驗變壓器快速高精度的測試能力

    若要充分發揮虛擬電廠對電力系統的支撐作用,實現可調節資源納入新型電力系統調控運行,還需要在政策制定、關鍵技術、市場機制及商業模式方面進行突破。

    隨著碳達峰、碳中和目標的持續推進,新型電力系統的發展成為未來趨勢??稍偕茉?、分布式發電的開發得到從未有過的重視,傳統源隨荷動的運行模式亟須向源荷互動轉變,這也讓原有的電力系統變得更加復雜,對電力系統靈活調節能力提出了更高的要求。在發電、輸電、配電、用電各環節的新態勢下,虛擬電廠應運而生。虛擬電廠能夠提升能源服務,實現對分布式能源的響應分配、靈活潛力挖掘、實時協調控制,參與電力交易市場和需求響應,在破解清潔源消納難題、綠色能源轉型方面將發揮重要作用。

    國內虛擬電廠發展剛剛起步,還達不到參與電網調峰調頻的程度??梢灶A見,在政策、技術、商業模式等方面日趨成熟的基礎上,虛擬電廠將成為未來解決能源變革問題的重要手段,可能邁入快速增長期。

    一、概述(YDQ試驗變壓器快速高精度的測試能力

    YDQ系列高壓試驗變壓器是根據《試驗變壓器》標準,在油浸式試驗變壓器的基礎上而設計生產的。SF6氣體具有良好的電氣絕緣性能及優異的滅弧性能,其耐壓強度為同一壓力下氮氣的2.5倍,擊穿電壓的空氣的2.5倍。在0.25MPa下與油的擊穿電壓相等,在0.45MPa壓力下是油的擊穿電壓的2倍,是一種優于油的新一代超高壓絕緣介質材料。該產品技術要求完全符合《ZBK-41006-89》標準,它是油浸式輕型試驗變壓器的換代產品。該產品具有體積小、重量輕、不受氣候變化影響、電暈小、現場搬運無需靜止可使用,使用壽命長、免維修等特點。適用于電力系統、工礦企業、科研部門等對各種高壓電氣設備、電氣元件、絕緣材料進行工頻或直流高壓下的絕緣強度試驗。

    二、產品結構(YDQ試驗變壓器快速高精度的測試能力

    YDQ系列高壓試驗變壓器采用單框芯式鐵芯結構,初級繞組繞在鐵芯上,高壓繞組在外,這種同軸布置減少了漏磁通,因而增大了繞組間的耦合。產品的外殼為圓柱灌式容器結構,能耐受0.8MPa以上壓力。其結構見圖1

    充氣式試驗變壓器

    三、工作原理(YDQ試驗變壓器快速高精度的測試能力

    YDQ系列高壓試驗變壓器為單相變壓器,聯結組標號Ⅰ.用工頻220V(10kVA以上為380V)電源接入 (為本公司生產的試驗變壓器配套專用設備,詳細資料請見其具體使用說明書)系列操作箱(),經操作箱內自偶調壓器(50kVA以上調壓器外附)調節至0200V(0400V)電壓輸出至YDQ試驗變壓器的初級繞組,根據電磁感應原理,在試驗變壓器高壓繞組可獲得試驗所需的高電壓。

    單臺YDQ系列高壓試驗變壓器的工作原理圖見圖2。


    單臺YDQ系列交直流高壓試驗變壓器的工作原理圖見圖3,圖中高壓套管中裝有高壓硅堆,串接在高壓回路中作半波整流,以獲得直流高電壓。當用一短路桿將高壓硅堆短接時,可獲得工頻高電壓,作為交流輸出狀態;取消短路桿時,作為直流輸出狀態。

    試驗變壓器高壓套管中的高壓硅堆未畫出,其原理與上圖相同。

    三臺試驗變壓器串級獲得更高電壓的接線原理見圖4。串級高壓試驗變壓器有很大的優越性,因為整個試驗裝置由幾臺單臺試驗變壓器組成,單臺試驗變壓器容量小、電壓低、重量輕,便于運輸和安裝。它既然可串接成高出幾倍的單臺試驗變壓器輸出電壓組合使用,又可分開成幾套單臺試驗變壓器單獨使用。整套裝置投資小,經濟實惠。圖5中,在第1級和第2級的每個單元試驗變壓器中都有一個勵磁繞組A1、C1A2、C2。在三臺串級試驗變壓器基本原理中,低壓電源加在試驗變壓器Ⅰ的初級繞組a1x1上,單臺試驗變壓器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的輸出電壓都是V。勵磁繞組A1、C1給第2級試驗變壓器Ⅱ的初級繞組供電;第2級試驗變壓器Ⅱ的勵磁繞組A2、C2給第3級試驗變壓器Ⅲ的初級繞組供電。第2級試驗變壓器Ⅱ和第3級試驗變壓器Ⅲ的箱體分別處在對地為1V2V的高電位上,所以箱體對地是絕緣的,試驗變壓器Ⅰ的箱體是接地的。這樣第1級、第2級、第3級試驗變壓器對地的額定輸出電壓分別為1V、2V、3V;其額定容量分別為3P、2P、1P。

    YDQ系列高壓試驗變壓器做被試品的工頻耐壓試驗使用接線原理圖見圖5。

    圖中:R1—限流電阻       FRC—阻容分壓器     RF—球間隙保護電阻     G—球間隙          CX—被試品

    注:高壓尾必須可靠接地

    工頻耐壓試驗中限流電阻R1應根據試驗變壓器的額定容量來選擇。如高壓側額定輸出電流在100300mA時,可取0.51Ω/V(試驗電壓);高壓側額定輸出電流為1A以上時,可取1Ω/V(試驗電壓)。常用水電阻作為限流電阻,管子長度可按150kV/m考慮,管子粗細應具有足夠的熱容量(水阻液配制方法:用蒸餾水加入適量硫酸銅配制成各種不同的阻值)。

    球間隙及保護電阻:當電壓超過球間隙整定值時(一般取試驗電壓的110%~120%),球間隙放電,對被試品起到保護作用。球間隙保護電阻可按1Ω/V(試驗電壓)選取。

    在工頻耐壓試驗中,低電壓側測量電壓(儀表電壓)不是非常準確的,其原因是由于試驗變壓器存在著漏抗,在這個漏抗上必然存在著壓降或容升,使試品上的電壓低于或高于低壓側測量電壓表上反映出來的電壓。工頻耐壓試驗時,被試品上的電壓高于試驗變壓器的輸出電壓,也就是所謂容升現象。感應耐壓試驗時,試驗變壓器的漏抗必然存在著壓降。為了準確測量被試品上所施加的電壓,因此常在高壓側接入FRC阻容分壓器來測量電壓(見圖5)。

    工頻耐壓試驗操作注意事項

    1)試驗人員應做好分工,明確相互間聯系方法。并有專門人監護現場保障及觀察試品狀態。

    2)被試品應先清掃干凈,并優良干燥,以免損壞被試品和試驗帶來的誤差。

    3)對于大型試驗,一般都應先進行空升試驗。即不接試品時升壓至試驗電壓,校對各種表計,調整球間隙。

    4)升壓速度不能太快,并必須防止突然加壓。例如調壓器不在零位時突然合閘。也不能突然切斷電源,一般應在調壓器降至零位時拉閘。

    5)當電壓升至試驗電壓時,開始計時,到1min后,迅速降壓到1/3試驗電壓以下時,才能拉開電源。

    6)在升壓或耐壓試驗過程中,如發現下列不正常情況時,應立即降壓,切斷電源。停止試驗并查明原因:①電壓表指針擺動很大;②發現絕緣燒焦或冒煙;③被試品內有不正常的聲音。

    7)耐壓試驗前后應測量絕緣電阻,檢查絕緣情況。

    試驗變壓器在做被試品的直流耐壓或泄露試驗時接線原理圖如圖6。

    注:此試驗應先抽出短路桿“D”,圖6中所示。

    圖中:VD—高壓硅堆     R1—限流電阻      C1—高壓濾波電容    FRC—阻容分壓器     CX—被試品    μA—帶保護微安表

    泄露試驗中限流電阻R1選擇在額定輸出電壓時,輸出端短路電流不超過高壓硅堆的*大整流。如電壓硅堆的*大整流電流為100mA時用于60kV的試驗裝置中,限流電阻按R1=60/0.1=600kΩ選擇。限流電阻還應具有足夠的容量和沿面放電距離。

    高壓濾波電容C1一般選擇在0.01~0.1μF,當被試品的電容量很大時,C1可省略不用。

    泄露試驗的操作及注意事項(YDQ試驗變壓器快速高精度的測試能力

    1)試驗前應先檢查被試品是否停電,接地放電,一切對外連線是否擦干凈。要嚴防將試驗電壓加到有人工作的部位上去。

    2)接好試驗裝置的接線后,應復查無誤后才可加壓。應特別注意檢查高壓設備及引線與地、與操作人員的可靠距離,被試品的外殼是否可靠接地,要按操作規程中所規定的內容進行試驗。

    3)對于大電容量設備應緩慢升壓,防止被試品的充電電流燒壞微安表。必要時應分級加壓,分別讀取各級電壓下微安表的穩定讀數。

    4)試驗過程中,應密切監視被試品、試驗裝置、微安表,一旦發生擊穿、閃爍等異?,F象應立即降壓,切斷電源,并查明原因,詳細記錄。

    5)試驗完畢,降壓,切斷電源后應將被試品及試驗裝置本身充分放電。

    四、注意事項(YDQ試驗變壓器快速高精度的測試能力

    1、按照您所進行的試驗接好工作線路。試驗變壓器的外殼以及操作系統的外殼必須可靠接地。試驗變壓器高壓繞組的X(高壓尾)以及測量繞組的F端必須可靠接地。

    2、做串級試驗時,第2級、第3級試驗變壓器的低壓繞組的X端,測量繞組的F端以及高壓繞組的X(高壓尾)均接本級試驗變壓器的外殼。第2級、第3級試驗變壓器的外殼必須通過絕緣支架接地。

    3、接通電源前,操作系統的調壓器必須調到零位后方可接通電源,合閘,開始升壓。

    4、從零開始均勻旋轉調壓器手輪升壓。升壓方法有:快速升壓法,即20s逐級升壓法;慢速升壓法,即60s逐級升壓法;極慢速升壓法供選用。電壓從零開始按一定的升壓方式和速度上升到您所需的額定試驗電壓的75%后,在以每秒2%額定試驗電壓的速度升到您所需的額定電壓,并密切注意測量儀表的指示以及被試品的情況。升壓過程中或試驗過程中如發現測量儀表的指示及被試品情況異常,應立即降壓,切斷電源,查明情況。

    5、試驗完畢后,應在數秒內勻速的將調壓器返回至零位,然后切斷電源。

    6、本產品不得超過額定參數使用。除試驗必須外,決不允許全電壓通電或斷電。

    7、 再升壓或耐壓試驗過程中,如發現以下不正常情況時,應立即降壓,切斷電源,停止試驗并查明原因。

    ⑴電壓表指針擺動(或數字跳動)很大

    ⑵電流表直線上升

    被試品內有不正常的聲音

    8、圖1中第9項系壓力閥及壓力表,為長期關閉狀態。每6個月開閥一次,以檢查SF6壓力,應不小于0.2MPa(檢查壓力后立即關閉閥門),低于0.2MPa時應加SF6氣體,以增加氣絕緣。

    9、耐壓實驗前后應測量被試設備的絕緣電阻,檢查絕緣情況。

    10、 當試驗變壓器長期不使用時,應放置于通風、干燥、無陽光直射的地方。

    11、 該產品不允許在高于45℃的溫度下長期存放、使用、放氣。

    12、 運輸搬運途中不得重力沖擊。

    13、 產品緊固件及壓力閥、壓力表不得擅自松動。

    14、使用本產品做高壓試驗時,出熟悉本說明書外,還必須嚴格執行國家有關標準和操作規程??蓞⒄?/span>GB311-83《高壓輸變設備的絕緣配合,高壓試驗技術》;《電氣設備預防性試驗規程》等。

    國內虛擬電廠處于起步階段,尚未形成成熟的成套解決方案,仍以試點示范為主。從2016年前后開始,上海、廣東、冀北、山東等地的示范項目逐步落地,如上海主要以聚合商業樓宇空調資源為主開展虛擬電廠試點;廣東主要以點對點項目測試為主;山東試點開展了日前現貨交易;冀北主要以參與華北輔助服務市場為主。其中,冀北虛擬電廠是國內少有的完全市場化運營模式。公開資料顯示,冀北虛擬電廠一期主要覆蓋張家口、秦皇島、廊坊三個地市,實時接入與控制蓄熱式電采暖、可調節工商業、智能樓宇等11類可調資源,自201912月投運至次年4月供熱季結束,其虛擬電廠參與調峰總收益約160.4萬元。

    國內虛擬電廠與國外相比仍有較大差距,主要體現在以下四個方面:一是聚合資源類型不同,國外聚合資源類型豐富,包括源、荷、儲等各類資源(如德國Next Kraftwerke公司分布式資源占比達97%),而國內以負荷側資源為主,類型單一,難以形成規模效益;二是市場成熟度不同,國外輔助服務市場和電力現貨市場已經較為成熟,相關配套機制較為健全,而國內仍未形成穩定的電力市場機制,配套機制仍不完善;三是核心技術發展程度不同,國外核心技術更加成熟,尤其是虛擬電廠中核心的協調控制技術,已經可以實現大規模資源的協調優化控制,而國內對發電側分布式能源尚不可控,協調控制技術有待完善;四是商業模式成熟度不同,國外虛擬電廠商業化已較成熟,通過電力市場交易、參與調峰調頻、配置儲能等獲得收益,而國內虛擬電廠的商業模式不清晰,仍處于探索階段。

     

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