高壓變壓器“沖擊電流發生器”操作方案

在南疆環塔里木千萬千瓦級新能源基地，和田—民豐—且末—若羌750千伏輸變電工程已進入建設尾聲。該工程是國家“十四五"電力發展規劃的重點工程，也是新疆電網“內供七環網"的最后一環，投運后將進一步滿足南疆地區新增用電負荷需求，大幅提升新能源匯集送出能力，加速新疆能源優勢向經濟優勢轉化。

在哈密、準東千萬千瓦級新能源基地，新能源電量通過“疆電外送"工程送往全國各地。“疆電入渝"工程每年可向重慶送電超360億千瓦時，工程配套電源中新能源發電裝機占比超70%。從大規模外送電到大規模外送綠電，新疆正從“能源大區"邁向“清潔能源大區"。

新型儲能的大規模應用，使2024年新疆電網新能源利用率提升了3.6個百分點。截至4月，新疆新型儲能總裝機規模突破1000萬千瓦，位居國內前列、西北第一。哈密地區的35千伏華電雅滿蘇混合儲能一電站內，新疆第1個飛輪儲能項目并網試運行；在烏什縣，全球很大構網型儲能電站新華烏什儲能電站即將全容量投運。

如今，“新型電力系統"已成為新疆“十個大產業集群"之一。新型電力系統建設，新在技術，更新在思路。近期，我國第1次通過市場化交易實現了跨省域錯峰綠電交易。新疆與北京通過“新疆綠電午間發、北京負荷晚間用"的市場化交易新模式，實現新疆午后的陽光“點亮"了北京的夜景。

一、適用范圍（LYCJ2000高壓變壓器“沖擊電流發生器"操作方案）

本發生器適用于35千伏及以下電壓等級的空氣間隙，套管、電力變壓器(容量2000VA及以下)和互感器等試品進行標準雷電沖擊電壓全波試驗。

二、一般使用條件（LYCJ2000高壓變壓器“沖擊電流發生器"操作方案）

※ 海拔高度：<1000m

※ 環境溫度：－10℃～＋40℃

※ 相對濕度：<80％（25℃）

※ 極大日溫差：25℃

※ 使用環境：戶內

※ 無導電塵埃

※ 無火災及爆炸危險

※ 無腐蝕金屬和絕緣的氣體

※ 電源電壓的波形為正弦波,波形畸變率<5%

※ 接地電阻小于0.5Ω

※ 安裝地點:戶內

三、遵循技術標準（LYCJ2000高壓變壓器“沖擊電流發生器"操作方案）

※ GB7449                         電力變壓器和電抗器的雷電沖擊和操作沖擊的試驗導則

※ GB1094.3                   電力變壓器第3部分  絕緣水平和絕緣試驗

※ GB/T 311.1                    高壓輸變電設備的絕緣與配合

※ GB/T 16927.1              高電壓試驗技術 第1部分 一般試驗要求

※ GB/T 16927.2              高電壓試驗技術 第2部分 測量系統

※ GB/T 16896.1              高電壓沖擊試驗用數字記錄儀

※ ZBF 24001                     沖擊電壓試驗實施細則

※ GB/T11920              電站電氣部分集中控制裝置通用技術條件

※ GB/T191                        包裝儲運圖示標志

※ DL/T 846.1               高電壓測試設備通用技術條件 第1部分：高電壓分壓器測量系統

※ DL/T 848.2                    高壓試驗裝置通用技術條件 第2部分：工頻高壓試驗裝置

※ DL/T 848.5                    試驗裝置通用技術條件 第5部分：沖擊電壓發生器

※ DL/T ′′′′           《高壓線路絕緣子沖擊電壓擊穿試驗?定義、試驗方法和判據》的規定

四、設備組成（LYCJ2000高壓變壓器“沖擊電流發生器"操作方案）

1.LYCCD－100直流充電裝置                                                                      1套

2.LYCJ2000-400沖擊電壓發生器本體(包括全部調波元件)                       1套

3.LYRF－400弱阻尼電容分壓器                                                                   1套

4.LYAT自動測控系統                                                 1套

5.LYFJ二次回路測量線、控制線                                        1套

五、主要技術指（LYCJ2000高壓變壓器“沖擊電流發生器"操作方案）

系統技術參數

1、標稱電壓：400kV

2、額定級電壓：100kV

3、額定能量：20kJ

4、沖擊電容量：0.25 uF

5、總級數：4級

6、額定級電容量：1uF (單臺脈沖電容器2uF/2×50千伏，共4級)

7、沖擊電壓波形： 雷電波：T1=1.2uS±30%、T2=50uS±20%、峰值電壓偏差≤3%，

截波時間：2～5uS；沖擊電壓波形參數及其偏差均符合GB/T 311.1及GB/T 16927.1國家標準的要求。

8、電壓利用系數：負荷電容為1000PF以下時，標準雷電波的電壓利用系數≥90%，

9、同步范圍：級電壓在20%～100%額定電壓范圍內，正負極性同步范圍不小于20%;

10、同步放電失控率：<2%

11、極低輸出電壓：≤±20%額定電壓

12、充電電壓不穩定度：<±1.0%

13、使用持續時間:在2/3額定電壓以上，每120秒充放電一次可連續運行，在2/3額定電壓以下，每60秒充放電一次可連續運行

六、主要元件的技術說明：

1、直流充電部分

(1)采用可控硅恒流調壓裝置,額定輸出電壓±100kV,額定輸出直流電流10-100mA；

(2)采用油浸式充電變壓器，次級電壓50kV，額定容量5千伏安；

(3)采用LYDL-200kV/100mA的高壓整流硅堆,反向耐壓3200kV，平均電流30.1A，高壓整流硅堆安裝在充電變壓器內，可由傳動機構自動倒換充電電壓極性。控制臺上有極性開關轉換按鍵；

(4)高壓整流硅堆保護電阻采用漆包電阻絲有感密繞在絕緣管上；

(5)自動控制時，恒流充電裝置在10%～100%額定充電電壓范圍內，實際充電電壓與整定電壓偏差不大于±1%，充電電壓的不穩定性不大于±1%，充電電壓的可調精度為1%；

(6)直流電阻分壓器1只，采用100kV，200MW，油浸式金屬膜電阻。低壓臂電阻裝在分壓器底法蘭內，低壓臂上的電壓信號用屏蔽電纜引入控制臺內；

(7)自動接地開關采用電磁鐵分合接地機構，試驗停止時可自動將主電容器短路并經保護電阻接地；

(8)充電變壓器(包括高壓整流硅堆及極性轉換裝置)及其保護電阻，自動接地開關和絕緣支柱等安裝在一個底盤上；

2、本體部分

(1)主體結構形式采用仿德國HIGHVOLT-H型

(2)本體采用雙邊不對稱充電回路，每級額定電壓100kV；

(3)本體絕緣支柱4級塔式結構.每級包括1臺MWF100-3鐵外殼油浸式脈沖電容器、充電電阻、波頭電阻、波尾電阻和點火球隙等，當產生雷電波時，根據試品電容量大小，選擇適當的雷電波波頭電阻、波尾電阻和級數；

(4)級脈沖電容為3±0.05mF，直流工作電壓±100kV，電容器剩余電感￡0.15mH，電容器出線套管能夠承受垂直拉力15kg，同時保證不損壞和滲漏油，電容器出線套管能夠承受垂直拉力15kg，在以上范圍無損壞和滲漏油,電容器安裝就位無變形；

(5) 波頭電阻、波尾電阻均采用板形結構，無感繞制。

電阻采用西門子的特殊結構，保證電阻的熱容量能滿足試驗要求；剩余電感小；

(6) 接頭均為彈簧壓接式，方便調波時的插拔且接觸可靠；

(7) 波頭、波尾電阻支架可以由多支電阻同時并聯使用；

(8) 第1級球隙采用雙邊異極性觸發，第2級至第四級球隙均采用三間隙橢圓球隙點火，從而保證觸發的可靠性；

(9)各級球隙距離由低速永磁電動機驅動作直線調整，裝置噪音小，定位無慣性，準確、快速，控制顯示對應球距的放電電壓；

(10)球隙距離也可在控制部分人為干預；

(11)本體可每2級或多極并聯使用，并聯連接桿采用統一接插件，方便換接；

(12) 本體支柱采用玻璃鋼材料制造，很高電位的部分采取抗老化和電暈的措施；

(13) 各級均采取防暈措施，在充電過程中不會出現明顯電暈。

3、LYRF-400kV/300pF沖擊弱阻尼分壓器

（1）高壓臂由電容器組成，電容額定參數400kV/300pF

（2）額定雷電沖擊耐受電壓為400kV

（3）分壓器分壓比為：2000：1

（4）測量不確定度：小于2.5％

（5）過沖：≤20%

（6）部分響應時間：≤100ns

（7）弱阻尼電容分壓器的方波響應特性滿足GB/T 311.1及GB/T 16927.2的標準要求

4、LYAT控制測量系統

※ 本套設備采用具有先進水平的計算機測控一體化系統,將控制和測量功能組合在一起。

※ 控制系統采用了日本三菱公司的PLC可編程控制器，使控制系統實現了小型化、智能化及高可靠性。

※ 屏幕采用10"觸摸屏。

※ 控制部分和本體的信號傳輸采用光纖傳輸，具有雙向信號處理功能，從而提高了控制系統的可靠性。

※ 控制系統中關鍵的元器件及部件全部選用進口件，如：PLC可編程控制器采用日本三菱公司、示波器采用美國泰克公司等。

※ 測量系統具有波形顯示、分析、成圖和打印等功能。可以按照高壓試驗的習慣設定測量參數從而自動整定好數字示波器。可自動計算各個波形參數，所采用的計算方法按照GB/T16896.1-1997及IEC1083標準的規定。

※ 控制測量系統采用了先進的抗干擾技術，在高電壓、強電場的環境下運行，系統測量準確、控制方便、可靠。

控制系統技術說明如下:

※ 控制系統的主要目的是控制沖擊電壓發生器操作，完成正常的充放電過程，所有運行參數均可通過觸摸屏的操作來完成，并對設備運行參數進行實時監控。

※系統控制方式為手動或自動,自動控制方式能按規定的程序進行沖擊電壓試驗，在界面顯示發生器狀態(接地/不接地,充電速度,充電電壓,球距等)。

（1） 動作控制

能夠手動或自動控制放電球距跟蹤充電電壓，并顯示放電球距值；

控制本體自動接地；

沖擊次數預置、極性自動換接等功能；

控制并顯示截波球距。

（2）充電控制

充電電壓,充電速度,充電極性直接由界面輸入設定；系統自動跟蹤設定電壓下的球隙跟蹤。充電方式采用可控硅調壓方式恒流充電。能夠自動控制沖擊電壓發生器的充電過程，可以根據試驗要求，調節充電電壓和充電時間，并顯示充電電壓值；可控硅調壓方式較之傳統的調壓器調壓方式，具有體積小，響應速度快，控制精度高。充電穩定度0.3%，充電速度可調。

采用自控方式充電時,能使充電電壓按所需的充電曲線上升，自動穩定在預先整定的充電電壓值上，從而保證了充電的均勻性、重復性和試驗結果的準確性。

（3）觸發控制

采用高性能的點火脈沖放大器，能夠產生大于15kV/100nS的脈沖電壓，確保沖擊設備點火可靠，同步放電穩定。

截波延時方式采用電子延時回路，可方便地獲得2～6μS的截波觸發延時，穩定性好，精度高，截斷分散性小于0.1μS，點火脈沖延時可調范圍：0～9.9μS。

（4）可靠聯鎖控制

整個系統具有完善的警燈、警鈴等試驗區的報警功能和控制接口；

具有自動接地和可靠接地與系統聯鎖，過流和過壓保護功能；

緊急停止功能。

（5）擴展功能

能與其它計算機通過串口進行通訊和數據交換；

測量系統結構說明如下：

測控一體化工作臺為兩聯柜形式，顯示器、鍵盤、鼠標放置在桌面上，計算機主機、示波器、隔離濾波電源、UPS放在辦公桌內，繼電器、PLC、過電壓和過電流保護元件等放置在本體底盤內。

用戶在系統界面上選擇“波形分析"功能后,系統進入測量功能設置界面。

測量系統以美國泰克公司的數字存儲示波器TBS-1102B為波形數據采集平臺,工作方式的設置由測控軟件（具有軟件著作權）自動完成。其帶寬100MHz，標稱分辯率達9bit，很高采樣速度達2. GS/s，記錄長度10M，通道2個；可記錄雷電全波和雷電截波。用戶只需根據界面提示，輸入各項試驗條件即可（用戶也可選擇其它示波器）。

系統可以完成表1所示的各種沖擊電壓的測量和表2測量誤差及系統波形參數分析功能。

表1 沖擊電壓波形及其參數

表2 測量系統不確定度(含分壓器)

沖擊電壓的所有信息均以位圖(.bmp)文件和數據文件(.DAT)格式保存在硬盤上。

系統的典型測量功能包括:

沖擊電壓測量和波形分析: 2通道,很高采樣速率1.25GS/S

不同沖擊電壓波形的比較和離線分析: 可將試驗得到的波形 以數據文件(*.DAT)的格式存盤，從硬盤中讀出并顯示在屏幕上，幫助用戶比較不同沖擊試驗得到的沖擊試驗波形

試驗報告數字化: 點擊菜單項“試驗報告"可直接進入中文Word ，在已設計好的沖擊試驗報告模板上編寫試驗報告。利用Word 強大的處理功能, 輸入文字，繪制和插入電路接線圖，插入試驗波形圖，存儲、打印試驗報告等。

多時基波形顯示: 系統具備將各個通道波形數據(例如變壓器的入波電壓和示傷電流波形)分別獨立按不同的時基顯示的功能，方便用戶分析波形。

控制系統技術參數

充電電壓整定范圍      0.5～100.0kV

充電電壓              0.5～100.0kV

充電電壓調節精度      1 %

充電電壓不穩定度      < 1 %

充電時間設定范圍      30～900S

充電時間調節精度      1 S

報警延時              2 S

截波觸發脈沖延時      0.0～9.9μS

截波延時調節精度      0.1μS

沖擊試驗次數設定范圍  0～99次

沖擊試驗次數調節精度  1次

輸入電源電壓          220VAC±10%

輸出交流電壓          0～220VAC(連續)

輸出交流電流          0～16A

雙屏蔽測量電纜

國網新疆電力有限公司充分發揮電網資源配置樞紐平臺作用，利用地理區位特點，以小時級交易曲線挖潛綠電價值，形成能源時空互補新模式，實現新疆、北京兩地在晝夜、季節上的風光互補、電力互濟。自4月以來，新疆送北京的錯峰綠電交易已經開展了4次，累計成交電量超2230萬千瓦時。

新疆的清潔電能跨越千山萬水，流進千里之外的城市鄉村。在重慶，這些電能可滿足450萬戶家庭全年用電需求；在華東，企業憑借新疆綠電叩開國際市場的“綠色大門"。而在新疆準噶爾盆地東部，新型電力系統建設帶動上下游產業鏈發展，讓更多人實現家門口就業。能源轉型帶來的紅利，正切實轉化為民生福祉。

目前，若羌千萬千瓦級新能源基地建設如火如荼，“疆電外送"第四條直流外送通道已完成可研評審。產業結構向“新"、能源結構向“綠"，新疆的能源資源優勢正不斷轉化為發展優勢，綠色低碳轉型的畫卷在天山南北加速鋪展。

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