日前，由黑龍江電力科學(xué)研究院參與研發(fā)的10千伏寒地新型干式空心電抗器在黑河市220千伏多寶山變電站掛網(wǎng)運(yùn)行。
干式空心電抗器是重要的一次設(shè)備，影響電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)干式空心電抗器長期運(yùn)行后，容易出現(xiàn)環(huán)流過熱、匝間短路、包封開裂受潮進(jìn)水等缺陷。這些問題在寒冷地區(qū)晝夜大溫差的環(huán)境下尤為突出。為此，黑龍江電科院聯(lián)合哈爾濱理工大學(xué)成立研發(fā)團(tuán)隊，先后完成新型干式空心電抗器電磁結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計軟件開發(fā)、產(chǎn)品樣機(jī)制作、型式試驗驗證、現(xiàn)場安裝調(diào)試等工作。
一、產(chǎn)品概述（SZDCS-2000便攜式直流斷路器特性測試儀外形美觀實用,型號齊全）
采用樹狀結(jié)構(gòu)，從蓄電池到站內(nèi)用電設(shè)備，一般經(jīng)過三級配電，每級配電大多采用直流斷路器作為保護(hù)電器。由于上下級直流斷路器保護(hù)動作特性不匹配，在直流系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)下級用電設(shè)備出現(xiàn)短路故障時，經(jīng)常引起上1級直流斷路器的越級跳閘，從而引起其它饋電線路的斷電事故，進(jìn)而引起變電站一次設(shè)備如高壓開關(guān)、變壓器、電容器等的事故。為防止因直流斷路器及其它直流保護(hù)電器動作特性不匹配帶來的隱患，國家電網(wǎng)公司對于新裝和運(yùn)行中的直流保護(hù)電器，規(guī)定了必須進(jìn)行安秒特性測試，保證性能與設(shè)計相符，以確保直流回路級差配合的正確性。2005年發(fā)布的《直流電源系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)范》第十二條第八款規(guī)定“直流熔斷器和空氣斷路器應(yīng)采用質(zhì)量合格的產(chǎn)品，其熔斷體或定值應(yīng)按有關(guān)規(guī)定分級配置和整定，并定期進(jìn)行核對，防止因其不正確動作而擴(kuò)大事故”；《直流電源系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督規(guī)定》第27條中規(guī)定：“…自動空氣斷路器使用前應(yīng)進(jìn)行特性和動作電流抽查?！保弧额A(yù)防直流電源系統(tǒng)事故措施》第十一條中規(guī)定：“…使用前宜進(jìn)行安秒特性和動作電流抽檢…”。
目前，直流保護(hù)電器的安秒特性一般在實驗室或檢測站進(jìn)行測試，設(shè)備占地面積大，需要配置專門的充電裝置和大電流負(fù)載箱，操作復(fù)雜；部分運(yùn)行單位利用變電站蓄電池組對直流保護(hù)電器的級差配合進(jìn)行試驗，但無法準(zhǔn)確測試其電流-動作時間特性。因而造成直流系統(tǒng)投運(yùn)后，現(xiàn)場檢修維護(hù)人員因不具備相應(yīng)的測試手段和工具，無法檢驗直流保護(hù)電器的安秒特性是否滿足要求。
根據(jù)直流保護(hù)電器安秒特性測試的現(xiàn)實狀況，本公司推出了一種適合變電站現(xiàn)場使用、便于攜帶、自動化程度高的直流斷路器安秒特性測試系統(tǒng)，可以為運(yùn)行維護(hù)部門提供直流保護(hù)電器動作特性的測試手段，對直流保護(hù)電器的動作特性以及級差配合進(jìn)行校驗，以便提高直流系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，保證電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。
二、主要技術(shù)參數(shù)（SZDCS-2000便攜式直流斷路器特性測試儀外形美觀實用,型號齊全）
電源輸入：380V±20%，頻率50Hz
測試電流范圍：0-1000A
測試電流紋波系數(shù)：小于1%
輸出電流穩(wěn)定性：≤±1%
時間記錄范圍：0.1ms-1000s
極小時間分辨率：0.1ms
外型尺寸：230mm（寬）×450mm（高）×500mm（深）
包括鋁合箱、附件290mm（寬）×530mm（高）×550mm（深）
重量：12.5kg
附件 10kg
包裝：鋁合金儀表箱
不需要任何防護(hù)措施,可以直接測試
三、操作說明（SZDCS-2000便攜式直流斷路器特性測試儀外形美觀實用,型號齊全）
3.1測試前準(zhǔn)備
1）將測試裝置從儀表箱中取出，放置在地面或平穩(wěn)的臺面上。
2）儀表箱放置在測試裝置旁邊，不要阻擋測試裝置的風(fēng)道，本產(chǎn)品的風(fēng)道為儀器的底部。儀器與空氣開關(guān)接線如下圖所示：
3）將筆記本電腦放置在儀表箱上，打開筆記本電腦，雙擊桌面上的測試軟件圖標(biāo)
，進(jìn)入測試程序。
4）打開測試主機(jī)后面板的空氣開關(guān)，主機(jī)前板上的直流電壓表應(yīng)顯示數(shù)值，顯示測試儀主回路電壓值（一般為6.7V-7.1V），按面板上的Enter鍵。
5）上位機(jī)顯示“下位機(jī)已經(jīng)準(zhǔn)備好”字樣，表示上下位機(jī)通訊正常，否則，再一次開關(guān)機(jī)，確定上下位機(jī)的通訊。
6）進(jìn)入測試程序后，首先進(jìn)入“歡迎使用直流斷路器保護(hù)特性測試系統(tǒng)”字樣，表示進(jìn)入主測試界面如圖1。
圖1
3.2 測試界面描述
圖2
測試軟件界面分為6個區(qū)：主按鈕、斷路器信息、測試結(jié)果、實時狀態(tài)、斷路器準(zhǔn)備時間、直流斷路器時間特性曲線。
1）主按鈕區(qū)
有五個測試按鈕：文件、設(shè)置、操作、查看、幫助。
◇文件按鈕：文件按鈕下包括打開、打印、打印預(yù)覽、打印設(shè)置、頁面設(shè)置和退出六個功能。
◇設(shè)置按鈕：設(shè)置按鈕下包括斷路器準(zhǔn)備時間、通訊設(shè)置和其他設(shè)置三個功能。
直流斷路器準(zhǔn)備時間用于設(shè)置兩次測試之間的等待時間，默認(rèn)為0秒，操作者可以修改這項設(shè)置。
“通訊設(shè)置”中，需要分別設(shè)置端口、波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗、停止位等內(nèi)容，一般情況下為默認(rèn)值，計算機(jī)軟件中有自動查找本端口。
◇操作按鈕：廠站管理、設(shè)備臺帳、通訊設(shè)置、查詢數(shù)據(jù)、現(xiàn)場測試、上傳數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)查詢、接觸電阻。
廠站管理：可對各廠站的聯(lián)系信息進(jìn)行添加、修改、刪除等操作。
設(shè)備臺帳：可對各廠站設(shè)備信息進(jìn)行描述，并可對設(shè)備信息進(jìn)行添加、修改、刪除等操作，方便用戶對設(shè)備信息進(jìn)行管理。
通訊設(shè)置：可以對串口中的端口（P）、波特率（B）、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗、停止位等進(jìn)行設(shè)定。通迅設(shè)置為自動設(shè)置值，不需要設(shè)定。
查詢數(shù)據(jù)：點擊查詢數(shù)據(jù)，可以通過本查詢數(shù)據(jù)，查詢保存在現(xiàn)在文件中的測試數(shù)據(jù)。左邊是廠站信息列表，中間為測試信息，右邊是直流斷路器時間特性曲線。
現(xiàn)場測試：就是測試系統(tǒng)的主要界面，如圖2所示。
上傳數(shù)據(jù)：可以通過這個界面讀取全部記錄、退出數(shù)據(jù)上傳、文件中讀取等，如下圖所示。
數(shù)據(jù)查詢：就是記錄查詢，同查詢數(shù)據(jù)。
◇查看按鈕：工具欄、狀態(tài)欄、界面主題。
工具欄：選擇標(biāo)準(zhǔn)為默認(rèn)。
狀態(tài)欄：為默認(rèn)。
界面主題：采用ctrl+1為whidey；采用ctrl+2為office2003，采用ctrl+3為Native win xp。
◇幫助按鈕：為文檔幫助。點擊后顯示測試系統(tǒng)的操作手冊。點擊后退出測試系統(tǒng)，并進(jìn)入關(guān)機(jī)作業(yè)指導(dǎo)書。
2）斷路器信息區(qū)
斷路器信息包括測試單位、測試者、廠站名、斷路器編號、型號、額定電流等內(nèi)容。選擇廠站名可以選擇原有保存的數(shù)據(jù)。下面是測試內(nèi)容分為抽點測試，全點測試、回路測試，常用的有抽點測試和全點測試。
3）測試結(jié)果顯示區(qū)
測試結(jié)果是對測試結(jié)果數(shù)值進(jìn)行顯示，包括：開始時間，電流倍數(shù)、測試時長、電流值、動作狀態(tài)等。
4）實時狀態(tài)與時間區(qū)
運(yùn)行提示，已測試時間，斷路器準(zhǔn)備時間，本測試系統(tǒng)的極大特點，運(yùn)行提示表示當(dāng)前你對測試斷路器是否在測試中，已測試時間能直觀提示該斷路器測試過程已發(fā)生的時間，以秒為單位，時間是從0向上遞增。
斷路器準(zhǔn)備時間：上部為年月日，下機(jī)分秒，記錄斷路器的準(zhǔn)備時間，如被測的斷路器時間，和設(shè)定時間有關(guān)，從極大值向下遞減，當(dāng)遞減為0秒時方可測試。否則按測試鍵開始測試，界面提示“時間未到，請稍后”。
5）操作區(qū)
操作區(qū)有單/全點測試，人工終止、導(dǎo)出數(shù)據(jù)、輸出位圖、重新開始、打印曲線等六個功能。
◇單/全點測試：在抽點測試狀態(tài)下，點擊“單點測試”后，主機(jī)就發(fā)生電流，經(jīng)一段時間后斷路器斷開，一次實驗完成，再閉合斷路器，點擊該按鈕開始下次測試。在全點測試狀態(tài)下，對電流比、起時比值、累加步長先進(jìn)行設(shè)置后，點擊“全點測試”后，將連續(xù)測試三次后出現(xiàn)平均值。
◇人工終止：點擊后測試中的直流斷路器斷開直流電源，停止測試。
◇導(dǎo)出數(shù)據(jù)：點擊后進(jìn)入報表生成程序，提示報表保存位置和報表名稱。
◇輸出位圖：點擊后保存曲線。
6）曲線區(qū)
該區(qū)域顯示測試電流和分?jǐn)鄷r間的曲線關(guān)系，曲線縱坐標(biāo)為時間軸（脫筘時間），采用對數(shù)坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為電流倍數(shù)I/In。
3.3測試方法
1）斷路器參數(shù)設(shè)定
把相關(guān)測試單位、測試者和廠站名稱、斷路器編號、斷路器型號、額定電流、試驗電流比等參數(shù)輸入對應(yīng)的表格內(nèi)
2）抽點測試
步驟1：在菜單中選擇“抽點測試”，確定輸入的斷路器信息、試驗電流比后，點擊“單點測試”按鈕。
步驟2：操作者在閉合被測試斷路器后（如未閉合測試斷路器會彈出“斷路器開關(guān)未合上”對話框，至斷路器開關(guān)合上為止），點擊話框中的“確定”。實時狀態(tài)窗口的運(yùn)行提示為“正在測試”，已測試時間一秒一秒地向上遞增。經(jīng)過一段時間后，被測試斷路器自動斷開。開始時間、電流比、測試時長、電流值、動作狀態(tài)顯示在測試結(jié)果區(qū)內(nèi)，右邊的曲線圖上會出現(xiàn)其對應(yīng)的測試點。
步驟3：數(shù)字時鐘開始從設(shè)定的斷路器時間數(shù)值N秒開始向下遞減。一直到0秒后，數(shù)字時鐘不動，方可進(jìn)行下一次測試。
重復(fù)步驟1到步驟3，各測試點在測試結(jié)果上都有相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)，各測試點都在右邊的曲線圖內(nèi)有對應(yīng)的測試點，直到操作者認(rèn)為可以結(jié)束測試為止，如圖所示。
3）全點測試
步驟1：在菜單中選擇“全點測試”。確定輸入的斷路器信息、電流比個數(shù)后，點擊“全點測試”。
步驟2：操作者在閉合被測試斷路器后（如未閉合測試斷路器會彈出“斷路器開關(guān)未合上”對話框，至斷路器開關(guān)合上為止），點擊話框中的“確定”。測試電流通過被測試直流斷路器。經(jīng)過一段時間后，被測試直流斷路器自動斷開，相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)顯示在測試結(jié)果框中，數(shù)字時鐘開始從設(shè)定的斷路器時間數(shù)值N秒開始向下遞減。
步驟3：當(dāng)數(shù)字時鐘顯示為0秒后，點擊“全點測試”，重復(fù)步驟2的內(nèi)容，當(dāng)?shù)?次出現(xiàn)數(shù)據(jù)后，右邊曲線區(qū)出現(xiàn)一個測試點，該測試點的縱坐標(biāo)等于該電流下三次脫扣時間的平均值。
重復(fù)步驟1到步驟3，各測試點在測試結(jié)果上都有相應(yīng)的測試數(shù)據(jù)，各測試點都在右邊的曲線圖內(nèi)有對應(yīng)的測試點，直到操作者認(rèn)為可以結(jié)束測試為止，如圖所示。
4）回路測試
在菜單中選擇“回路測試”。確定輸入的斷路器規(guī)格、額定電流、回路中斷路器個數(shù)后，點擊“測試”按鈕。
5）導(dǎo)出數(shù)據(jù)
測試完成后，點擊“導(dǎo)出數(shù)據(jù)”按鈕，如果沒有相關(guān)數(shù)據(jù)就出現(xiàn)如下介面，如圖所示。
如果有相關(guān)信息可以保存的話，界面就會彈出報表保存位置提示。你可以任意選擇保存位置，保存內(nèi)容有相關(guān)的數(shù)據(jù)和曲線圖。
操作者選擇保存位置、文件名，點擊“保存”即可將本次測試結(jié)果保存在適當(dāng)位置。報表以HTML方式保存，可以在word文件中進(jìn)行修改。
6）輸出位圖
步驟1：測試完成后，點擊“輸出圖位”按鈕，彈出提示框，如圖所示。
7）重新開始
測試完成后，點擊“重新開始”按鈕，彈出提示框，如圖所示，所有測試數(shù)據(jù)清零，重新開始測試
8）打印曲線
測試完成后，點擊“打印曲線”按鈕，開始直接打印曲線
四、異常情況處理（SZDCS-2000便攜式直流斷路器特性測試儀外形美觀實用,型號齊全）
異常情況1：在測試過程中，彈出“斷路器開關(guān)未合上”提示，點擊“確定”后聽到接觸器吸合的聲音，但程序無反應(yīng)。
處理措施：檢查被測試直流斷路器是否閉合，若沒有閉合，請按測試裝置前面板上復(fù)位按鈕，重新啟動測試過程。
異常情況2：在測試過程中，彈出“斷路器開關(guān)未合上”提示，點擊“確定”后沒有聽到接觸器吸合的聲音。
處理措施：按測試裝置前面板上的復(fù)位按鈕，重新啟動測試過程。
異常情況3：測試過程中，被測試直流斷路器在3倍以上過載電流時不能斷開。
處理措施：按下測試裝置前面板上的急停按鈕，強(qiáng)制斷開測試電流。
異常情況4：測試過程中，因人為原因或控制元件顫動導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)異常。
處理措施：通過“測試”-“取消上次測試”功能，取消異常數(shù)據(jù)。
異常情況5：設(shè)置測試電流與實際測試電流不一致。
處理措施：這種情況因被測試直流斷路器觸頭接觸電阻和連接線電阻引起，屬于正?，F(xiàn)象，以實測電流為準(zhǔn)。
據(jù)了解，10千伏新型干式空心電抗器采用了弱化包封絕緣、增加匝間絕緣的設(shè)計方式，降低了寒冷地區(qū)大溫差下材料熱膨脹系數(shù)不同引起的包封絕緣材料與導(dǎo)線脫黏的風(fēng)險。研發(fā)團(tuán)隊還在包封絕緣材料中增加了丁腈橡膠粉體材料，增強(qiáng)包封絕緣材料的韌性。絕緣結(jié)構(gòu)與絕緣材料的雙重優(yōu)化，使新型電抗器更適用于寒冷地區(qū)。10千伏新型干式空心電抗器還采用了優(yōu)化設(shè)計方法和全新的電磁結(jié)構(gòu)，應(yīng)用電磁設(shè)計軟件和新工藝，解決了傳統(tǒng)電抗器分?jǐn)?shù)匝環(huán)流、包封開裂等問題。
與傳統(tǒng)干式空心電抗器相比，10千伏新型干式空心電抗器體積減小了54%，溫升降低了32%，制造成本降低了15%。黑龍江電科院將根據(jù)新型電抗器運(yùn)行情況調(diào)整優(yōu)化設(shè)備參數(shù)。
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