在冀北廊坊霸州變電站333號干式空心電抗器保護屏柜內，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的重要組成部分。但受限于結構特性，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部電感值微小變化，50毫秒內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，在國家電力調度控制中心和國網(wǎng)設備部指導下，中國電科院繼電保護技術團隊開展新型電抗器保護關鍵技術攻關，構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)使用設備“輕便式直流高壓發(fā)生器”設計精巧，結構簡單）
是根據(jù)中國行業(yè)標準ZBF 24003-90《便攜式直流高壓發(fā)生器通用技術條件》的要求，新研究、設計、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、開關等設備進行直流高壓試驗，是新世紀理想的換代產(chǎn)品。
采用高頻倍壓電路，應用新的PWM高頻脈寬調制技術，閉環(huán)調整，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器件及其驅動技術，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、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*技術的元器件，使儀器更可靠、更穩(wěn)定，倍壓筒體用研制生產(chǎn)，高頻變壓器經(jīng)有關專家特殊設計、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。以質量和信譽為生命，不斷提高科技水平，研制出的優(yōu)質產(chǎn)品，以滿足用戶的需要，努力開拓，再鑄新世紀的輝煌。
二、產(chǎn)品特點（SHHZZB2000電力行業(yè)使用設備“輕便式直流高壓發(fā)生器”設計精巧，結構簡單）
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，是新世紀理想的可靠產(chǎn)品。
2、采用*技術、工藝制造，應用新的PWM高頻脈寬調制技術、脈沖串邏輯陣列調制，采用大功率IGBT器件，利用高頻技術提高頻率，頻率高達100kHz，從而使輸出高壓穩(wěn)定度更高，波紋系數(shù)更小。
3、按免維修設計，主要部件均選用美、德、日等國進口*技術的元器件，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、電壓調節(jié)穩(wěn)定度高，全量程平滑調壓，輸出電壓調節(jié)采用進口單個多圈電位器，升壓過程平穩(wěn)，調節(jié)精度高，并設計有粗調和細調功能。電壓調節(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、負極性輸出、零啟動、連續(xù)可調、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*可靠，使操作安全，各種技術指標均優(yōu)于行業(yè)標準及優(yōu)于同類產(chǎn)品。
7、增設了高精度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)，做完后應立即將升壓的旋鈕回到零位上，同時將細調電壓旋鈕回到零位上，并應立即按綠色按鈕，切斷高壓并關閉電源開關。再做其它的試驗。
8、方便的過電壓整定設置功能，采用了數(shù)字撥盤開關，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)結構，現(xiàn)場使用，靈活方便，一機多用，經(jīng)濟實惠。
10、底部設有三只內藏式支撐腳，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)使用設備“輕便式直流高壓發(fā)生器”設計精巧，結構簡單）
四、產(chǎn)品規(guī)格及主要技術性能（SHHZZB2000電力行業(yè)使用設備“輕便式直流高壓發(fā)生器”設計精巧，結構簡單）
| 規(guī) 格 技術參數(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 | 負電壓極性,零電壓啟動,連續(xù)可調。 | |||||||||
| 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)使用設備“輕便式直流高壓發(fā)生器”設計精巧，結構簡單）
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插座上的白點順時針方向轉動到位即可。拆卸時只需逆時針轉動電纜插頭即可。注意:安裝、拆卸插頭時,請握緊插頭的金屬圓環(huán)處旋轉。嚴禁手握電纜線旋轉及拉撥電纜線旋轉,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:用于設定過電壓保護值。過壓整定范圍為0.05-1.2倍額定電壓內,撥盤開關所顯示值單位為kV。
⑻ 單雙節(jié)選擇開關(為雙節(jié)倍壓筒)、電壓滿度換檔(分節(jié))開關:當開關撥向1時,倍壓筒為單節(jié),電壓表顯示的是單節(jié)倍壓筒電壓;當開關撥向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)下端法蘭白點標記對準下節(jié)上端法蘭白點后，順時針方向旋轉到碰足(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:紅燈亮時有效。當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,表示機內保護電路已工作,此時必須關機檢查過壓整定撥盤開關是否小于滿量程的5%及有無其它故障,檢查無誤后再開機。
⑿ 粗調電壓調節(jié)電位器:該電位器粗調多圈電位器,順時針旋轉為升壓,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。電壓調節(jié)精度0.1%kV,試驗完畢后,該電位器應回到零位上。
⒀ 細調電壓調節(jié)電位器:為調整精度用,該電位器微調多圈電位器,順時針旋轉為升壓,升壓很微慢,反之為降壓。細調一般為后用于調整電壓準確數(shù)和做氧化鋅避雷器試驗,后調整電流準確數(shù)用。試驗完畢后,該電位器應回到零位上。
⒁ 電源開關:將此開關朝上邊按下,電源接通,綠燈亮;反之為關斷。避免用此開關直接關斷高壓,關機時,首先使電壓粗調和微調電位器都回到零位后,然后關閉電源開關。
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“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了主要任務。
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致設備跳閘。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，梳理風險點并制定預控措施。
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，共更換保護設備786套，改造電纜兩萬余根。改造完成后，二次回路簡化率達52%，有效提升現(xiàn)場運維檢修效率。
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