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高压电机测试系统解决方案
Edit: 【普赛斯】Date: 2017-04-24

高压电机测试系统可以完成额定电压在1140V~10KV内的所有的高压异步电机的型式试验和出厂试验,所有试验均自动完成,是一套集高精度测量、自动控制、检测技术为一体的集成自动化试验台。

一、高压电机试验台引用标准及试验项目

01、高压电机试验台引用标准

  ● GB755-2008 旋转电机_定额和性能

  ● GB755-2-2003 旋转电机(牵引电机除外)确定损耗

  ● GB/T1032-2012 三相异步电动机试验方法

  ● GB/T22670-2008 变频器供电三相笼型感应电动机试验方法

  ● GB/T25123.2-2010 电力牵引 轨道机车车辆和公路车辆用旋转电机 第2部分:电子变流器供电的交流电动机

02高压电机测试系统试验项目

  ● 空载试验

  ● 堵转试验

  ● 低频堵转试验

  ● 负载试验

  ● 效率的确定 :按照GB/T1032-2012规定的A、B、B1、E1、F1、G1、H法,共七种;

  ● 变频器供电电动机负载特性测定

  ● 温升试验

      ○ 直接负载法:对拖法

      ○ 等效负载法:降低电压负载法、降低电流负载法、定子叠频法

  ● 最大转矩的测定

  ● 最小转矩的测定

  ● T-N曲线的测定:(自动完成)包括:正向、反向曲线。加载时,最低转速应<2%Ne

  ● 过转矩试验

  ● 超速试验

  ● 耐压试验

  ● 短时升高电压试验

  ● 绝缘电阻的测定

  ● 冷态直流电阻的测定

二、高压电机试验台需求分析

01、测试点及精度要求

  ● 变频试验电源输出(被试电机输入)电量的测量,包括电压,电流,功率因数、功率等。

  ● 被试电机轴输出功率(通过测量扭矩、转速计算得出)。

  ● 陪试电机加载或回馈能量的监测。

  ● 集控台可实时显示试验过程中的测量结果。

  ● 被试及陪试电机主电量测量需保障的精度指标:电压、电流误差限值≯0.2%rd,功率误差限值≯0.5%rd。

  ● 被试电机输出机械功率测量需保障的精度指标:≯0.5% F.S

02被测电量特征值

  ● U ≤ 15000V(1.3倍过电压加20%裕量);I ≤ 1000A;

  ● 基波频率f ≤ 100Hz,按分析到100次谐波算,带宽10kHZ。

  ● 功率因数:0.05~1

02电磁环境

  由于试验采用变频试验电源,试验站其他非线性设备较多,电磁环境复杂,对测量设备的EMC性能要求较高。

三、高压电机测试系统构成原理图

01高压电机测试系统方案简介

  本系统的被试电机和陪试电机均采用变频电源供电,电参量测试系统采用银河电气研制的变频功率分析仪,被试电机侧功率单元和陪试电机侧功率单元均选用变频功率传感器,变频功率传感器与变频功率分析仪相连。

  试验电源采用电机试验专用变频器,变频器输入采用必要的滤波手段,使其对电网的谐波污染控制在可接受的范围之内;变频器输出连接正弦波滤波器,使其输出波形品质符合相关标准的要求。

  试验电源有两种方案,方案一为高高方案,试验电源采用高压变频器。试验电源直接与10kV电网相连,输出直接驱动被试电机和陪试电机。被试电机工作在电动机状态下时,陪试电机运行于发电机状态,发出电能经过陪试电源回馈10kV电网再利用,可以节约大量电能,这种能量回馈技术称为交流回馈。由于直接采用高压变频器,业内一般称为高高方案。

  方案二为高低高方案,试验电源采用低压变频器,并且将变频器分为整流器和逆变器两个部分,两台试验电源可共用一个整流器。10kV高压先经过降压变压器将为690V。690V电网经过整流器变换为直流母线。直流母线上连接两台逆变器。被试电机工作在电动机状态下时,陪试电机运行于发电机状态,发出电能经过变压器和陪试电源回馈直流母线,直流母线又经过被试逆变器为被试电机提供电能,整个试验只需提供两台电机的损耗的能量即可,可以节约大量电能。由于电能只回馈至直流母线,这种能量回馈技术称为直流母线回馈。由于采用低压变频器,变频器的输入连接降压变压器,输出连接升压变压器,业内一般称为高低高方案。

02高压电机试验台两种方案对比

1、高高方案较为简单,占地面积小

  高低高方案多了三台变压器,系统相对复杂,占地面积大。在高压变频器技术尚未成熟的时候,以高低高方案为主。而高压变频器技术相对成熟之后,高高方案成本优势较为明显。并且,因为高高方案输出没有变压器,工作频率范围宽。高低高方案受输出变压器限值,在低频时变压器不能满电压运行(除非采用特殊设计的变压器,这种变频器铁芯庞大,成本高昂)。

2、高低高方案可满足不同电压等级下满容量输出

  输出变压器经过原副边星三角变换变为3kV、6kV、10kV三种电压等级,当被试电机的电压等级较多时,高低高方案的试验电源可以在多个电压等级下均达到满功率输出。

3、高低高方案可以降低整流环节的容量

  高低高方案两台逆变器公用一个整流单元,由于整流单元只需要提供两台电机的损耗,因此,可以大幅度降低整流单元的容量。电机最低效率按照85%计算,整流单元容量可降低至标准配置的15%。

4、高低高方案可以减小对电网的影响

高低高方案的能量回馈在直流环节实现,可以减小与电网的无功交换,相同整流原理的情况下,还可以减小对电网的谐波污染。

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