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变频串联谐振变压器工作原理及结构

为容纳新能源电源的大规模接入,新型电力系统建设将显著增加电网投资需求。首先,新能源电源的大规模接入势必带来大量的电源配套送出工程投资需求;其次,为缓解新能源出力对电力系统运行可靠和稳定的影响,电网企业需加大对数字电网、智能电网的投入力度;第三,储能和分布式电源的接入将在一定程度上改变输配电网各电压等级容量资源的利用率,影响各电压等级的电网投资规模。然后,鉴于新能源电源有效发电容量偏低的特点,大规模新能源的接入可能加剧远距离送电的共用输配电网络容量资源在系统高峰负荷时段的紧张程度,使得电网扩容投资的时序发生变化,提高输配电系统未来容量投资的现值。值得注意的是,新型电力系统建设背景下的电网投资更多受到新能源电源接入数量、保障新能源大规模接入条件下电网**稳定运行和促进新能源电源消纳等驱动因素影响,难以与终端电力用户的用电负荷和用电量简单挂钩。

电网运维方式发生变化,运维成本将增加。随着新型电力系统的建设和发展,电力电子装置、大规模储能装置等新型电力设备将获得广泛应用,电网对柔性可控和可靠稳定的要求越来越高,为保障电网的可靠运行,势必会增加电网的运行和维护的成本。并且,由于新能源地理广泛分布特征,风电、太阳能远离负荷中心,将增加远距离输电网成本和系统损耗。



一、谐振基本原理(LYYD2000变频串联谐振变压器工作原理及结构

串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容组成LC串联回路,调节变频电源输出的电压频率,实现串联谐振,在被试品上获得高电压,是当前高电压试验的一种新方法,深受专家好评,在国内外已经得到广泛的使用。

根据谐振原理,我们知道当电抗器L的感抗值Xl与回路中的容抗值Xc相等时,回路达到谐振状态,此时回路中仅回路电阻R消耗有功功率,而无功功率则在电抗器与试品电容之间来回振荡,从而在试品上产生高压。

二、系统构成(LYYD2000变频串联谐振变压器工作原理及结构

全套试验系统由调频电源主机、电抗器、分压器、激励变压器和补偿电容器(可选器件)组成,接入被试品后组成一个谐振系统进行交流耐压实验。

主机: 就是一台幅值和频率可调的正弦波交流调频电源,给谐振回路提供激励源,同时提供电压显示、电流显示、计时、保护、报警等功能。

电抗器:就是一个大电感线圈,与被试品(相当于电容)构成串联谐振回路,可配置电抗器多节电抗器,使用时通过不同的串联、并联组合、实现不同的电感量以适用不同的试验条件。

分压器:内部通过电容器分压,从试品上高电压分得低电压供主机测量、控制使用。

励磁变压器:隔离主机电源与谐振回路电源,并升高主机的输出电压。

补偿电容器: 当试品电容量很小时,如果要实现系统谐振可能要求的电源频率超出试验标准的规定,可在试品上并联一个补偿电容,以实现试验要求,称此电容器为补偿电容器。

三、主要技术性能(LYYD2000变频串联谐振变压器工作原理及结构

1.  功率电源电压:AC380V±10%50Hz

2.  仪器电源:220V±10%50Hz

3.  谐振输出容量:800kVA

4.  仪器额定电压:0400kV

5.  输出频率范围:30300Hz

6.  输出电压波形:正弦波,波形畸变率<0.5%

7.  频率调节灵敏度:0.1Hz,不稳定度≤0.05%

8.  系统噪声:≤60db

9、系统测量精度:<1级;

10.输出电压不稳定:<0.5%

11.保护响应时间:1us

12.电感非线性度:≤0.05%;;

13.满功率输出下,连续工作时间为60min

14.环境温度:-15℃~+50

15.相对湿度:≤90%RH

16.海拔高度:≤2000米。

及部件名称(LYYD2000变频串联谐振变压器工作原理及结构

五、操作步骤(LYYD2000变频串联谐振变压器工作原理及结构

1、正确连线,检查无误后方可送电。

必要时工作电源的跳过现场漏电保安器,以免不必要的跳闸。

2、打开电源开关,主机开始工作,液晶屏显示版权页,该页标明本装置的软件版本号。

触按确认键,进入系统菜单,该主菜单下有:试验方案、开始试验、试验帮助、系统设置、实用工具和试验记录等六个子菜单项。

3、 系统设置菜单下有电抗器电感、日期时间设置和采样系数设置等三个子菜单项。按上下键,上下移动光标系统参数设置菜单项,触按确定钮后,进入系统参数设置菜单,可以分别设定电抗器的电感—H---日、---秒和电压和电流的采样系数也就是采样倍率,设定完成后,触按返还键返回上上等菜单。

电抗器电感量的设定:按确定键选择到此项,按左右键移动光标需要改变的数位,按上下键改变数值,达到所要达到的数值按确定键确认。

日期时间的设定:按确定键选择到此项,按左右键移动光标需要改变的数位,按上下键改变数值,按照所要设置的年月日时间数值按确定键确认。

采样系数的设定:按确定键选择到高压/电流采样系数项,此项为电压或电流采样倍率的设定。一般出厂前设定好了。如需修改,要输入密码。(密码厂家与设备一起提供一般设定为:188888

警告:系统默认上一次电抗器电感、日期时间和采样系数设定值。如果需改变要重新设定。电抗器电感量设定值与实际使用的电抗器电感量不对,会导致试验报告中的被试品电容量不准。其他并不会影响。采样系数设置不正确,会导致显示电压电流不准将很有可能会对被试品或试验设备造成损坏。

4、试验方案菜单下有预置保护电流、找频起始频率、找频结束频率、预定起始功率四个子菜单项,分别设定本次试验的保护电流、找频起始频率、找频结束频率、输出起始功率,全部设定完成后,触按返还键进入预置试验电压和预置试验时间设置菜单。

可以分3段时间设置试验电压和试验时间实际试验时,若设定为自动试验装置将按设定的3段电压及时间,按顺序分别加压全部完成后自动退出.

如果第2段电压设为0, 或时间设为0, 那么执行完第1段试验电压加压后退出试验只加压第1段设定的电压.

如果第三段电压设为0, 或时间设为0, 不执行第三段加压.

试验方案设置的设定:在试验电压项中,按确定单钮,移动左右光标到需要改变的数位,按上下单钮以改变当前数位的数值大小,触按返回钮完成当前数位的数值设定,依次选择下一项数值的设定,直至分别完成试验时间、起始频率、起始功率的设置,方可完成本次试验的试验方案设置的设定。

出厂默认值:试验电压 20kV、加压时间 2min、激励强度 2%、输出电流20A、频率范围30-300Hz

5、实用工具菜单下有

串联谐振频率计算:在实验前可对谐振频率进行计算。只需输入具体参与试验的电感、电容值并按确定键试验频率即直接生成。

6、开始试验菜单下有自动试验模式和手动试验模式两种子菜单可供选择。

按确认键进入所选试验步骤.

自动试验模式的操作:选中自动试验模式后,触按菜单钮进入正在自动寻找谐振点菜单项,装置在设定的频率范围内自动寻找谐振点(如果被试品电容C和电抗器电感L的实际谐振频率不在设定的频率范围内,将找不到谐振点,此时根据需要调整频率范围或调整被试品回路的LC参数)。当找到谐振点时,会有声音提示。

找到谐振点后,装置自动进入正在自动升压菜单项,当升到试验电压设定的电压时,装置停止加压。

当装置升到试验电压设定的电压时,设备停止加压,自动进入正在加压试验菜单项,并自动记录试验的加压时间,当加压时间到达设定时间时,设备逐步降压退出试验,完成本次试验,进入试验结束菜单项。并可选择保存试验数据或打印试验数据。                            

试验时间的一行显示末端,会显示[一段][二段][三段]字样,表示当前正在进行的加压试验是预置的一段,二段或三段.

手动试验模式的操作:选中手动试验模式后触按确定钮,进入正在试验菜单项;手动按调频钮,对应的光标随之改变到输出频率项,可以通过上下左右键改变频率大小使其试验电压逐步升高,当升到*高电压时,继续向上或向下调整频率按钮,直至试验电压开始下降;这时反调频率,试验电压又逐步回升,上下回调频率,从频率的高位到低位逐位调整*高电压值时的频率就是当前的谐振频率。

找到谐振点后,手动按电压钮,光标到了输出功率,随之按上下键增加输出功率,试验电压也逐步升高,当升到试验电压设定电压值时,装置停止加压,并有屏幕显示提示和声音提示;自动进入正在加压试验菜单项,并自动记录试验的加压时间,当到达加压时间设定时间时,设备逐步降压退出试验,完成本次试验,进入试验结束菜单项。

注意:在调节频率调整钮的过程中,触按左右钮,可以改变频率调节的速度实现粗细调的切换。在调节电压调整钮的过程中,向下触按左右钮,可以改变电压的升降的速度实现粗细调的切换。触按调频、调压钮,实现调频与调压间的切换。

7、进入试验记录查询菜单项,查询以往和当前试验数据。选择上下键翻看前一组数据后一组数据;选择左右键可选择打印或删除当前页的内容。

125/456为试验数据库指针,分子是试验数据的在数据库的顺序数,分母是当前的数据总数,*多可储存999组试验数据。

8、装置和试验状态菜单提示:设备的使用和升压和耐压试验过程中,如果出现影响试验设备、被试验设备以及操作人的保障情况,设备可能出现自动保护转台,并在屏幕有相应的提示。

不能谐振:如果谐振点不在谐振频率设置的范围内;系统连线不正确等现象,装置将找不到谐振点,这时装置和试验状态菜单中的不能谐振项被反白并闪烁。

输出保护:如果装置的电源输出电流大于输出保护设定的电流值,装置自动保护,这时装置和试验状态菜单中的输出保护项被反白并闪烁。

试验中止:如果在试验升压或加压过程出现闪络现象,装置自动保护,这时装置和试验状态菜单中的输出保护项被反白并闪烁。

9、试验帮助内容包括五大项分别为:1.版本信息2.接线示意3.使用说明4.常见问题5.参考资料.如常见问题FAQ分五幅画面显示、各种被试品电力电缆、变压器、发电机电容参数的查询:

接线示意图:


10、设备出厂参数设置是生产厂家的出厂设置参术和校验参数,不适当的设置和修改会影响设备性能和高压试验的可靠性,未经厂家授权密码,无法修改。

警告:正常试验状态下,按返回键即可中止试验。中止或结束试验后,应分离刀闸切断电源。在升压或加压过程中,非紧急情况,不要按下急停键。

六、本说明书的专属名词的定义

自动试验:高压试验全过程由主机按程序和预置参数自动完成。

自动调谐:    调谐由主机按程序自动完成,升压手动完成。

手动试验:寻找谐振点和升压均为手动,通过面板旋钮完成。

系统参数设置是指对设备部件参数的设置。

试验参数设置是指对试验过程参数的设置。

试验模式选择是指对试验模式的选择。

试验结果查询是指对试验数据的查询。

分压器变比是指对分压器的分压比设置。

电抗器电感是指对电抗器电抗值的设置。

激励变变比是指对励磁变压器的变比设置。

设置电压是高压试验时的保护电压设置。

试验电压是高压试验时的试验电压。

加压时间是施加试验电压的时间。

激励强度是指主机电源输出的大小。

输出电流是主机电源的输出电流。

频率范围是试验的频率范围。

自动试验模式是指试验过程全部自动完成。

自动调谐模式是指自动寻找谐振点后,手动加压完成试验。

手动试验模式全部由人工完成试验过程。

未接地线主机电源为接地。

不能谐振未能找到谐振点。

输出保护主机电源输出电流大于整定电流。

试验中止指在升压或加压过程装置自动保护。

设备出厂参数设置是厂家对设备有关参数的设置。

确认键:确认当前操作。

返回键:返回上上等菜单。

七、变频电源技术参数:

1.额定输出容量:30kvA

2.仪器电源:220v±10%  50Hz;

功率电源:380v±10%  50Hz;

3.额定输入电流:79A

4.额定输出电压:0-340v可调、单相、输出电压不稳定度0.05%

5.额定输出电流:88A

6.频率调节范围:25320Hz

7.额定容量下连续运行为规定工作时间下*高温升≤60K;

8.显示以下参数:

a.经变频输出的频率、电压、电流;

b.过压保护电压值,并可任意整定,当成套装置的输出电压值达到保护整定时,可自动切除成套装置;

c.过流保护:当调频电源的输出电流达到保护整定值时,可自动切除成套装置;

d.击穿保护:当高压侧发生对地闪络时,可自动切除成套装置,装置带有隔离装置,可确保设备和人身不受损害;

e.具有全电压输出保护,在调压过程中,一旦调压失控,调频电源立即闭锁;

9.可实现以下操作:

a.频率的调节,上升和下降频率调节分粗调和细调两种,并可自动寻找试验谐振点,保证谐振频率在整个试验过程中不发生漂移;

b.带有设置电压、设置时间,电压自动上升到设置值而停止并自动计时;

c.带有各种保护功能的整定按钮,可在面板上对各种保护值进行整定;

d.带有手动试验功能和自动试验功能;

e.带有试验数据打印功能。

八、励磁变压器技术参数(1): 

1.结构形式:油浸式;

2.额定容量:30kVA;

3.输入电压:0~340V;

4.输出电压:四组并联5KV;四组串联20KV;二串二并10KV;

5.输出电流:四组并联6A;四组串联1.5A;二串二并3A;

6.工作频率范围:30~300Hz;

励磁变压器的接线端子,如图所示:

1.输出端尾—与接地端连接。

2.输出端头—与电抗器连接。

3.接地端—与变频电源、分压器及被试品共同接地。

1.4.输入端—接调频电源功率输出端。



从国际实践来看,英国和澳大利亚等高比例新能源接入国家在输配电价定价监管机制的研究和应用上有着较为丰富的经验,各国均根据其电力体制、电力行业的发展乃至能源政策的变化不断优化、完善其输配电价监管机制。

建立激励约束相容的监管机制。英国和澳大利亚的输配电价监管由传统的基于成本的监管逐渐向激励约束相容的激励性监管转变。其一是建立了基于新能源发展、供电可靠性和客户满意度等的多目标激励机制,以电网企业可控、可量化、可审计、可比较的主要指标为基础,衡量电网企业的相关表现,以经济奖励和声誉奖励的方式激励电网企业;其二则是建立了投资、运维支出偏差共享/共担机制,即当电网企业实际发生的投资与计划存在偏差时,根据偏差的性质,由电网企业和终端用户共同分享/承担相关收益和成本,激励电网企业合理控制支出。

监管周期随政策变化不断优化调整。监管周期的设定是监管机制设计中的重要部分之一。周期设计得过短,既会给能源价格主管部门造成较大的工作压力,也会为电网企业带来更多政策的不确定性,不利于电网企业从更长远的角度制定工作计划;周期过长,则会使得监管机制难以灵活地适应能源政策的变化,造成监管目标和能源政策难以匹配。因此,监管周期的设置应适应电网发展情况和国家能源政策的变化。从国际实践来看,英国曾经将输、配电价监管周期从5年延长为8年,但随着欧盟低碳转型目标的提出,电网发展重新面临不确定性,英国适时缩短了输配电价监管周期,以适应能源政策的频繁调整。

对成本的认定更加全方位、科学、合理。英国、澳大利亚等国家在低碳转型过程中,逐步建立了基于自上而下的总支出分析和自下而上的作业成本分析的输配电成本分析方法。其中,自上而下指从宏观出发,综合电网运营的年用电量、负荷、供电可靠性、服务用户总数等因素,开展历史趋势分析、公司间成本对比分析等,并运用校正*小二乘法(COLs)等先进模型开展测算,审定在特定的产出目标下,其发生的投资运维成本总额的合理性;自下而上则是从微观出发,采用作业成本法等对分类成本的合理性进行认定,例如英国将输配电成本分为直接/非直接运行支出、负荷/非负荷资本支出等,根据各层级分类特性,开展分类标杆分析、单位产出成本分析等,认定分类成本的发生的合理性。

有效资产的核定机制更加健全。有效资产的核定主要包括核定范围、价值认定以及投资转资三方面。在核定范围方面,有效资产一般包括固定资产净值、无形资产净值、营运资本等,包括美国德州和日本等部分国家及地区将在建工程也纳入输配电定价有效资产中。在价值认定方面,国际上存在账面价值法和重估成本法两种方法。其中,账面价值法可通过财务报告中获取,获取便捷且易于审核,但可能会存在数据获取较难或不充分、通货膨胀或技术进步低估资产的实际价值的问题;重估成本法的优点是能够有效衡量资产的公允价值,但缺点是需要专家判断并花费较为昂贵的信息收集费用。投资转资方面,澳大利亚监管机构对于投资计划的全额投资认定为有效资产,而英国则根据预设转资率将总成本支出的一部分转化为有效资产,鼓励电网企业合理控制投资规模。

准许收益率根据市场及行业的公允水平确定。从国际实践来看,输配电价定价准许收益率的确定一般基于较为科学的方法和公允的利率基准。例如在权益资本收益率选择方面,英国、澳大利亚等国家均应用资本资产定价模型(CAPM)进行参数选择。其中,英国对无风险收益率主要采用指数型金边债券(Index-Linked GiltsILGs)收益率,而澳大利亚则以10年期联邦政府债券日均收益率。债务资本收益率方面,澳大利亚根据澳洲央行公布的数据,以10年期、BBB信用评级的非金融公司债收益率预估的往绩平均值计算每一年的债务回报率;而英国则按照iBoxx债券指数的10年移动平均值确定债务资本收益率。



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