超低頻耐壓裝置十余年研發生產經驗

長期以來，火電、水電等作為電網主要支撐性電源，有力的保障了電網可靠穩定運行。隨著“雙碳”目標推進，新能源占比不斷增加，而同步發電機電源比例不斷降低，電力系統面臨系統平衡機制由“確定性發電跟蹤不確定負荷”轉變為“不確定發電與不確定負荷雙向匹配”、現有可控電源的深度調節能力難以抵消新能源出力的隨機波動性等問題，電網可靠穩定運行將受到嚴峻考驗。

“就目前而言，基于新能源的特性，電網是沒辦法無限接納新能源并網的。”目前在實際工程中廣泛使用的變流器采用跟網型控制策略，其外部表現為電流源特性，無法承擔按需提供慣量保持供需平衡（頻率穩定）和平穩電網電壓，隨著新能源發電裝置的不斷增加，系統擾動對電力系統可靠運行的影響越來越明顯。

婁彥濤坦言，“近幾年，隨著大規模新能源建設的推進，暴露出了非常大的系統可靠穩定風險問題，包括整個系統一次調頻能力不足、故障影響范圍擴大等，對電網造成了很大沖擊。而新能源大基地大規模并網，一旦發生事故對電網的影響更是不可估量的。”

西安西電電力電子有限公司副總經理白世軍進一步表示，當前存在有新能源打捆水電、火電并網送電其實也是從保障電網穩定考慮，一定程度上限制了大規模新能源規模外送的需要，為了應對新能源發電高比例并網導致傳統電網慣性減弱的問題，新能源裝備的新發展以及構網型技術越來越被行業所關注。

一、產品及選用（WBVLF3000超低頻耐壓裝置十余年研發生產經驗）

1、命名說明

2、超低頻系列產品                         表1

3、根據被試對向選擇適當規格的產品。

使用時，試品電容量不得超過儀器的額定容量。試品電容量過小，會影響輸出波形。若小于0.05μF，儀器將不能正常輸出。可并聯0.1 μF的電容輔助輸出。下面是一些設備的電容量，供用戶參考。

不同發電機的單相對地電容量                          表2

交聯聚乙烯絕緣單芯電力電纜的電容量(μF/km)    表3

4、試品電流的估算方法：

計算公式：　Ｉ＝２πfＣＵ

二、絕緣耐壓試驗原理（WBVLF3000超低頻耐壓裝置十余年研發生產經驗）

超低頻絕緣耐壓試驗實際上是工頻耐壓試驗的一種替代方法。我們知道，在對大型發電機、電纜等試品進行工頻耐壓試驗時，由于它們的絕緣層呈現較大的電容量，所以需要很大容量的試驗變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨大的設備，不但笨重，造價高，而且使用十分不便。為了解決這一矛盾，電力部門采用了降低試驗頻率，從而降低了試驗電源的容量。從國內外多年的理論和實踐證明，用0.1Hz超低頻耐壓試驗替代工頻耐壓試驗，不但能有同樣的等效性，而且設備的體積大為縮小，重量大為減輕 ，理論上容量約為工頻的五百分之一。試驗程序大大地減化，與工頻試驗相比優越性更多。這就是為什么發達國家普遍采用這一方法的原因。我國電力部以委托武漢高壓研究所起草了《35kV及以下交聯聚乙烯絕緣電力電纜超低頻（0.1Hz）耐壓試驗方法》行業標準。我國正在推廣這一方法，本儀器是根據我國這一需要研制而成的。可廣泛用于電纜、大型高壓旋轉電機、電力電容器的交流耐壓試驗之中。

三、產品簡介（WBVLF3000超低頻耐壓裝置十余年研發生產經驗）

本產品接合了現代數字變頻先進技術，采用微機控制，升壓、降壓、測量、保護完全自動化，并且在自動升壓過程中能進行人工干預。由于全電子化，所以體積小重量輕、大屏幕液晶顯示，清晰直觀、打印機輸出試驗報告。設計指標完全符合《電力設備專用測試儀器通用技術條件，第4部分：超低頻高壓發生器通用技術條件》電力行業標準，使用十分方便。現在國內外均采用機械式的辦法進行調制和解調產生超低頻信號，所以存在正弦波波形不標準，測量誤差大，高壓部分有火花放電，設備笨重，而且正弦波的二，四象限還需要大功率高壓電阻進行放電整形，所以設備的整體功耗較大。本產品均能克服這樣一些不足之處，另外，還有如下特點需要特別說明：

電流、電壓數據均直接通過高壓側采樣獲得，所以數據真實、準確。

過壓保護：當輸出超過所設定的限壓值時，儀器將停機保護，動作時間小于２０ms。

過流保護：設計為高低壓雙重保護，高壓側可按設定值進行精準停機

保護；低壓側的電流超過額定電流時將進行停機保護，動作時間都小于２０ms。

★ 高壓輸出保護電阻設計在升壓體內，所以外面不需另接保護電阻。

由于采用了高低壓閉環負反饋控制電路，所以輸出無容升效應。

四、技術參數（WBVLF3000超低頻耐壓裝置十余年研發生產經驗）

1、輸出額定電壓：參見表1

2、輸出頻率：0.1Hz、0.05Hz、0.01Hz。

3、帶載能力：參見表1    0.1  Hz  *大1.1μF

0.05 Hz  *大2.2μF

0.02 Hz  *大5.5μF

4、測量精度：３%

5、電壓正，負峰值誤差：≤３％

6、電壓波形失真度：≤５％

7、使用條件：戶內、戶外；溫度：-10℃∽+40℃；濕度：≤85％RH

8、電源：交流50 Hz，220V ±5%

9、電源保險管：參見表1

五、結構說明（WBVLF3000超低頻耐壓裝置十余年研發生產經驗）

1、控制器面板示意圖  

                             圖1

圖1中各部件示意以及功能說明：

(1)“地”：接地端子，使用時與大地相連。

(2)“控制輸出”：輸出多芯插座，使用時與升壓體的輸入多芯插座相連。

(3)“對比度”：對比度調節旋扭，用于調節液晶顯示器的對比度。

(4)“功能鍵”：其功能由顯示器提示欄對應位置提示。

(5)“AC220V”：電源輸入插座，內藏保險管。

(6)“開關”：電源開關。內藏指示燈，開時亮，關時熄。

(7)“打印機”：打印測試報告。

(8)“液晶顯示器”：顯示測試數據。

2、升壓器結構示意圖

六 操作說明

1、連線方法

                        圖3 （連線圖）

連線說明：用本產品隨機配備的兩根專用線和接地線按圖3的方法連接。電源插座用電源線連至50Hz/220V的交流電上。

2、操作程序

(1) 開機。(注意:每次開機前都要對試品充分放電，升壓過程中需要停機時請先按停機鍵，再用電源開關)

按上述方法連好所有線路之后，就可以將電源開關打開。儀器在微機上電復位下，自動進入如圖4所示的設限界面。在進行連線、拆線、或暫不使用儀器時，應將電源關掉。電源插座上裝有保險管。若開機屏幕無顯示，應先檢查保險管是否熔斷。大小應按表1提供的數據更換。

(2) 設置限定參數

                      圖4（設定界面）

在圖4所示的設限界面上，可根據試驗的需要設定好試驗頻率、試驗電壓、高壓側的過壓保護值、過流保護值、試驗時間。將光標移到相應的設定，按確定鍵選擇。

頻率有三種選擇：0.1、0.05、0.02。它規定了儀器的輸出頻率。單位為Hz

試驗電壓范圍為10KV至額定值。(請不要設小于10KV的試驗電壓),它規定了我們所要升至的試驗電壓。儀器升至這個設定電壓值時，就不再升壓，并保持在這個峰值下進行等幅的正弦波輸出。

電壓保護值設定范圍為0至額定值，單位為kV。它規定了通過試品的電壓上限值，當電壓超過此設定時，儀器自動切斷輸出，進行停機操作。一般情況下電壓保護值設定為比試驗電壓高4KV。

電流保護值設定范圍為0至額定值，單位為mA。它規定了通過試品的電流上限值，當電流超過此設定時，儀器自動切斷輸出，進行停機操作。

定時修改范圍：0-99分。它規定了試驗時間的長短。單位為分鐘。

以上電壓，電流均為峰值，儀器顯示的測量數據，以及打印報告上的電壓電流值均為峰值。

將光標移到“啟動試驗電壓”按確定鍵，儀器進入圖5所示的升壓界面。

 自動升壓

自檢成功后，儀器自動進入升壓狀態。儀器將用若干個周期的時間將電壓升至設定值。在升壓過程中，按停機鍵，儀器將切斷電壓輸出，回到開始畫面。當升壓值接近設定值時出現圖6

                          圖6

此時按“上下”鍵，微調電壓，按“確定”鍵，儀器開始計時，計時結束后自動打印試驗報告。回到開始畫面，放電結束后再開始下一次測量。

★另外還有兩種非正常停機：過壓保護停機、過流保護停機。停機后出現相應的提示界面，放電結束后，再調整限制電壓值或限制電流值，再開始下次測量。

2022年8月29日，工業和信息化部、財政部、商務部、國務院國有資產監督管理委員會、國家市場監督管理總局聯合發布的《加快電力裝備綠色低碳更新發展行動計劃》（下稱《行動計劃》）提出，通過5-8年時間，電力裝備供給結構顯著改善，保障電網輸配效率明顯提升，基本滿足適應非化石能源高比例、大規模接入的新型電力系統建設需要。

值得注意的是，該份文件明確提出了，推進風光儲一體化裝備發展，推動構網型新能源發電裝備研究開發，這對我國電力裝備整體的改善和提高起到了重要的戰略意義。

據了解，構網型變流器是通過在變流器控制環節中模擬同步發電機的運行機制，讓新能源發電機組變得像同步機一樣對電網有足夠的支撐能力。“在風電、光伏等新能源發電側，打造構網型并網技術，能夠幫助提升電力系統的穩定性和可靠性。”西安西電電力電子有限公司執行董事婁彥濤表示，構網型技術的實現將極大程度的降低當前大規模新能源并網的電網風險，目前這一技術已經在國內外的新能源變流器、儲能系統中開展了部分研究示范，其技術應用前景被寄予厚望。

今年年初的一份數據顯示，西北電網2022年預計新能源投產超四千萬千瓦（包括沙漠、戈壁、荒漠大型風光基地項目），總裝機將超過1.8億千瓦，同時，電化學儲能投產將突破三百萬千瓦，西北電網將迎來史上新能源投產規模很大的一年。

對于此，西北電網也在相關計劃中表示要持續做好涉網性能提升。按照新版導則、新版風電場接入電力系統技術規定等要求，嚴把并網技術關，加快新能源抗擾、主動支撐、感知能力改造，推動其從“并網”向“組網”轉變；同時積極試點支撐新型電力系統的構網型新能源和儲能涉網技術，盡可能避免“先投產、再改造”的發展老路。

據西安西電電力電子有限公司執行董事婁彥濤透露，“構網型”電力電子變流器推廣應用是電網企業、新能源設備制造商、新能源業主等多方博弈發展的過程。未來，市場剛性需求會比較強烈，目前主流設備廠商都在布局相關產業。西安西電電力電子有限公司也在做相關領域的產業布局。

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