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低电压穿越检测平台技术规范书

北极星电力网技术频道    作者:姚海强   2013/3/1 16:43:05   

 LVRT-2300低电压穿越检测平台

技术规范书

 

1 总则

1.1    本规范书适用于光伏发电站并网验收、风电场接入并网验收、光伏逆变器型式试验、风力发电机组的低电压穿越检测平台,包括主要设备及其辅助设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。

1.2    要求该检测平台能够同时满足现场安装在风电场的单台风电机组低电压穿越能力检测,满足光伏发电站并网接入验收的低电压穿越能力检测,满足光伏逆变器与风电发电机组的型式试验的低电压穿越试验检测。

1.3    本规范书所提出的是最低限度的技术要求,并未对一切技术细节做出规定,也未充分引述有关标准和规范的条文。供方应保证提供符合本规范书和工业标准的优质产品。

 

2 使用条件

2.1环境条件

a) 户外环境温度要求:-40~ 50  

b) 户外环境湿度要求:0~90%

c) 海拔高度: 0~2000米(如果超过2000米,需要提前说明)。

2.2安装方式:标准海运集装箱内固定式安装。

2.3储存条件

a)环境温度  5050

b)相对湿度   095%

2.4工作条件

a) 环境温度   40 ºC40ºC

b) 相对湿度   10%90%,无凝露。

2.5电力系统条件

a) 电网电压最高额定值为35kV,电压运行范围为31.5kV~40.5kV;同时也可以同时满足10kV\20kV电网电压的试验检测。

b) 电网频率允许范围:48~52Hz

c) 电网三相电压不平衡度:<= 4%

d) 电网电压总谐波畸变率:<= 5%

2.6负载条件

负载包括直驱或双馈式等风力发电机组,其总容量不大于6.0MVA。其控制和操作需要满足国家关于风电机组电电压穿越测试与光伏发电站的相关测试规程技术要求。

本检测平台能够同时满足同等条件下光伏电站或光伏逆变器的低电压穿越能力测试。

2.7接地电阻:<=5Ω

 

3检测平台的技术要求

3.1  结构及原理要求

根据模拟实际电网短路故障的要求,测试系统须采用阻抗分压方式,原理如下图1所示(以实际为准)。测试系统串联接入风电机组出口变压器高压侧(35kV20 kV10 kV)

测试系统原理图

3.2  测试系统功能要求

1)整体要求

ü  测试系统紧凑式安装;

ü  任何测试引起的测试系统电网侧电压波动均小于5%Un

ü  测试接入系统电压等级:适用于35kV系统,如果需要可考虑兼容10kV系统;

ü  实现故障类型:三相短路、任何两相短路、单相接地;

ü  电压跌落幅度:至少可实现电压跌落至90%Un80%Un75%Un50%Un35%Un20%Un10%Un0%电压跌落以及其它需要电压跌落类型(订货时说明),精度优于3%Un(一般均优于1%Un)

ü  故障持续时间:100ms~3min任意可设;

ü  电压跌落和电压恢复均在1ms内实现。

2)控制系统要求:

ü  控制系统包括远方控制系统和就地控制系统,远方控制系统和就地控制系统具有相同的功能,实现对测试系统的控制;

ü  控制系统具备风电机组低电压穿越测试流程,按照要求可自动完成每个测试任务;

ü  控制系统可实现对测试系统所有断路器、刀闸的手动或自动控制;

ü  控制系统具有2路以上开出量输出通道,用于测试开始时启动测量系统采集数据;

ü  控制系统具有2路以上开入量输入通道,用于和测量系统以及外部信号进行交互;

ü  控制系统主界面有遥信显示功能。

3)测量系统要求:

ü  测量系统包括就地测量系统和远方后台两部分;

ü  测量系统整体精度优于0.2级;

ü  各个PT CT须有良好的瞬态响应特性;

ü  具有电抗器温度测量和显示功能;

ü  测量系统应能精确测量记录试验过程中的全部数据,包括电压跌落前至电压恢复后任意时间段内所有暂态过程和稳态过程;

ü  测量系统的数据采集设备可采集16个模拟采集通道,每通道采样频率不低于50kHz4个开关量输入通道。数采设备包含后台操作用的计算机及相关采集和分析软件,用于完成相关计算和分析;数据采集设备具有和远方通讯功能,可实时和远方后台进行通讯并及时将采集的数据传送到远方后台;数据采集设备具有实时数据计算和分析功能,以便实时计算电流、电压、有功功率等值并送远方后台以曲线等类型显示;

ü  测试过程中可以监测测试点处有关试验的各类一次、二次状态参数,该功能可以集成在低电压穿越检测平台,也可以由客户已有的独立采集仪器完成,但必须能够与低电压穿越检测平台的试验同步采样;

ü  测量系统至少可同时测量2PT电压信号和3CT电流信号,并完成相关计算和分析(可完成风电机组及其变压器高低压侧和并网点的试验用的各类一次、二次状态参数的测试);

ü  数据采集设备具备1路以上开关量输入,通过开关量输入触发数据记录的启动和停止。

4)保护功能要求:

ü  具有就地和远方手动紧急切出功能,可在任何时刻手动将测试设备从电网切出;

ü  具有过电流保护功能,在电流超过设定值时将测试设备自动从电网切出;

ü  电抗器温度过限自动切出测试设备;

ü  其它测试系统异常时自动切出测试设备。

 

3.3  测试系统参数

测试系统主要技术参数

序号

参数名称

单位

数值

1

额定电压

kV

102035

2

额定电流

A

100 

3

额定容量

MVA

6

4

电压跌落

 

1ms内完成任何一次电压跌落,精度优于3%Un;电压恢复在1ms内完成。

5

电压跌落故障持续时间

 

100ms~3min任意可设定;误差小于10ms

 

4系统构成

检测平台的主设备户内安装,核心部件包括电抗器组合、断路器组合、控制系统、测量系统四部分:其中电抗器采用国际知名品牌西门子或施耐德公司设计和生产;断路器组合采用国际知名品牌西门子、施耐德或ABB公司产品。

1)电抗器:限流电抗器根据接入的电网情况以及测试风电机组容量整体进行考虑,能够适应各种电网情况和风电机组,限流电抗器设计为阻值可调,确保在进行测试时,对电网的影响在允许范围之内。短路电抗器阻值可调,短路电抗器和限流电抗器配合调节实现不同程度的电压跌落。电抗器及安装情况下图1所示。

2 电抗器布置图

 

3)连接铜排:连接铜排分为导电铜排和接地铜排,导电铜排用来连接抗器实现各种不同组合。

4)避雷器:电抗器相与相之间、每相与地之间接有避雷器;电抗器每个连接头之间均装有避雷器,对电抗器起到了很好的保护作用。

5)供电系统以及暖通、照明设备。

6)电抗器温度监测仪:试验过程中可能会在电抗器中流过很大的短路电流,使得电抗器发热,根据需要安装电抗器温度监测仪,随时监测电抗器温度,通过设定电抗器温度保护限值,当温度过高可以将电抗器以及整个测试系统从电网中切出。

7)紧急报警系统:电抗器温度过高,紧急报警系统启动,进入相应的控制程序。

8断路器组合:断路器组合由SF6气体绝缘开关柜组合和SF6气体绝缘户内断路器共同组成,SF6气体绝缘开关柜体积小,所有带电部分均有气体密闭,没有任何带电体裸露,每一个断路器均和三工位开关配合,安全可靠,操作简单安装方便。开关柜组合和户内断路器配合,共同实现试验设备要求功能。

9)就地控制系统:就地控制系统用来控制所有断路器、隔离刀闸和接地刀闸的开断,自动完成所有试验项目。

10)测量与数据处理系统:系统根据触发指令开始测量和记录试验过程中的所有测试信息,并完成相关计算;系统能够实时显示和将测量结果并能导出为开放格式数据以用于分析计算。测试系统还包括远方监视和控制系统,在试验时远程控制完成所有试验项目,并对试验数据和结果进行处理。

 

5主要部件技术要求

5.1  开关柜一次部分技术要求

(1) 开关柜设置母线室和断路器室的压力释放装置,当发生内部电弧故障时,释放压力,确保操作人员和开关柜安全。

(2) 气体绝缘开关柜的高压带电部分安装在密封的六氟化硫(SF6)气体中,     具备足够的绝缘强度,可以有效的防止来自外界的污秽、潮气、异物及其他有害影响,以保证设备的长期稳定工作。断路器室和母线室为充气隔室,三相系统在同一个隔室内,其中充满干燥的SF6气体,相邻隔室的绝缘气体完全隔绝。隔室的充气及相应的试验工作在卖方厂内完成,现场无须充气。但考虑到海拔高程变化以及缓慢漏气造成气压下降,有可能需要在现场充气,组合开关柜面板上应有充气和测量SF6气压的两用接口,每次试验前要使用专配的压力表测量SF6气体压力,并另配专用充气储气罐,可在现场充气。

 体中,度:电压跌落幅度(3) 每一独立的充气隔室内均设置单独的具有温度补偿功能的气体压力检测装置,当气室内压力低于最小工作压力或高于压力上限时,压力检测装置提供相应的报警。同时应设置人工测量SF6气体压力的接口,以防误报警。

(4) 气体绝缘开关柜内安装的断路器为真空断路器。断路器上配有机械式计数器,用于合闸时计数,计数器安装在断路器面板上, 断路器面板上设有机械式合分闸状态指示、弹簧储能状态指示、及手动合分闸按钮。

(5) 断路器、三工位开关/隔离开关的操作机构安装在低压室内。三工位开

关和隔离开关正常为电动操作,打开低压室门,可进行手动操作。三工位开关/隔离开关上设有机械式分合闸状态指示。

(6) 气体绝缘开关柜采用先进的插接技术,内部电场均匀,有较高的电气绝缘性能。

(7)为防止保护装置受到潮气的影响,低压室内设置由空气开关控制的    AC220V 50W电加热器。

(8) 电缆引入柜内后通过内锥式电缆插头和电缆插座连接。

(9) 每台开关柜上设置接地导体,导体为铜质的,截面为 30mm x 8mm,柜内设有与接地系统相连的接地端子。

(10) 开关柜充气隔室的防护等级为IP65 外壳的防护等级为IP4X

(11) 一次相序按面对开关柜前门从左到右排列为L1(A)L2B)、L3C),并用标牌标识,颜色分别为黄、绿、红。

(12) 气体绝缘开关柜从结构设计上保证了工作人员的人身安全,便于运行、维护、检查、检修和试验。由于密闭的SF6开关柜无法验电,组合开关柜面板应设置显示开关内三相回路应带有电压的指示装置(相当于验电装置)。

5.2  开关柜二次部分技术要求

(1) 所有开关柜内部导线均采用500V绝缘多股铜芯导线,导线中间不得有接头,控制、保护、信号回路导线截面为1.5mm2,电压回路1.5mm2 ,电流回路2.5mm2

(2) 开关柜柜间小母线具体配置如下:

控制保护电源小母线(直流)

储能电源小母线(直流)

加热器电源小母线(交流220V)

以上a), b), c)小母线截面为4mm2

闭锁小母线(直流);

电压小母线(交流100V)

预告警信号小母线(包括MCB跳闸,继电器内部故障信号);

以上d), e),f)小母线截面均为2.5mm2

(3) 所有CTPT二次回路引出至端子,备用CT二次绕组在端子上短接。

PT二次侧中性点直接接地;

端子排上每个端子和连线要编号,电流回路采用专用电流型试验端子;

开关柜低压室设门控式照明设备。

(4) 开关柜可提供买方使用的备用状态信号接点如下:

断路器状态:分闸位置2个,合闸位置2个;

断路器储能弹簧状态:弹簧未储能位置1个;

三工位开关位置状态:分闸位置2个,合闸位置2个,接地位置2个。

(5)设置若干AC220V电源插座,以方便取用电。

5.3  开关柜基本技术参数

技术参数

单位

限值

额定电压

kV

940.5

额定绝缘水平:1分钟工频耐压(有效值)

              雷电冲击耐压(峰值)

kV

85

kV

185

额定频率

Hz

50

额定热稳定电流(4s有效值)

kA

25

额定峰值耐受电流

kA

63

主母线额定电流

A

1250

绝缘气体设计压力(绝对值)

Pa

1.6×10

绝缘气体额定工作压力绝对值(20°C)

Pa

1.3×105

绝缘气体最低工作压力绝对值(20°C)

Pa

1.2×105

开关柜气室年泄漏率

≤0.25

辅助电源电压:控制回路,储能电机

              加热器

V

V

DC220110

AC220

SF6气体湿度(含水量)(出厂试验值)

uL/L

≤500

局部放电量(测量电压1.1Um)

pC

≤100

局部放电量(测量电压1.1Um/Ö3

pC

≤10

5.4  开关柜用断路器技术参数

技术参数

单位

限值

额定电压

kV

40.5

额定绝缘水平:1分钟工频耐压(有效值)

              雷电冲击耐压(峰值)

kV

85

kV

185

额定频率

Hz

50

额定电流

A

1250

热稳定电流(4s有效值)

kA

25

额定峰值耐受电流

kA

63

额定短路开断电流

kA

25

额定短路关合电流

kA

63

额定操作顺序

 

O-180s-CO-180s-CO

自动重合闸操作顺序

 

O -0.3s-CO-180s-CO

辅助电源电压:控制回路

              储能电机

V

V

DC220110

DC220110

合闸时间

ms

55~67

分闸时间

ms

33~45

燃弧时间

ms

≤15

开断时间

ms

48~60

机械操作寿命(短路开断电流 25KA 31.5KA)

10000

机械操作寿命(短路开断电流 40KA)

10000

5.5  三工位开关技术参数

技术参数

单位

限值

额定电压

kV

40.5

额定绝缘水平:              

开关/隔离断口1min工频耐压

kV

85/110

开关/隔离断口雷电冲击耐受电压

kV

185/215

额定频率

Hz

50

额定电流

A

1250

4秒热稳定电流(有效值)

kA

25

额定动稳定电流(峰值)

kA

63

机械操作寿命

2000

5.6  开关柜内避雷器

技术参数

单位

限值

额定电压

kV

52.5

持续运行电压

kV

42

标称放电电流

kA

10

陡波冲击电流下残压(1/…μs 5kA)

kV

152.4

雷电冲击下电流残压(8/20μs 5kA )

kV

136.5

操作冲击电流下残压(30/60μS 500A)

kV

112.0

2ms方波电流

A

250

 

6产品应用

6.1可模拟故障类型及考核电压

 

产品应用

备注

故障类型

三相短路、两相短路、单相接地短路

模拟电网故障

考核电压

10KV20KV35KV

并网接入电压

应用场合

1、          光伏逆变器、储能PCS、风电发电机组的型式试验;

2、          光伏发电站并网验收;

3、          风电场并网验收;

4、          储能电站并网验收

同时满足多个应用场合、多种电压接入

 

6.2参考标准:

GB/T19964-2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》

DL/T****-2013《光伏发电站低电压穿越能力检测技术规程》

NB/T****-2013《光伏发电专用逆变器技术规范》

NB/T****-2013《风力发电机组低电压穿越能力测试规程》

GB/T19963-2011《风电场接入电力系统技术规定》(201261日起实施)

来源:
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