《断路器真空测试仪》可靠解决了测试者的各种需求

08年起,国网智研院准确把握IGBT驱动发展趋势,瞄准更为**的高压大功率IGBT数字驱动技术,抽调全院在IGBT理论研究、仿真、试验及工程应用等方面具有丰富经验的科研试验骨干人员,组建了IGBT数字驱动技术攻关团队。团队依托国家科技重大专项(02专项)及国家重点研发计划、公司科技项目等,先后攻克了动态特性均衡调控、多类故障精准保护、严苛电磁环境耐受等关键技术难题,在设计方法、电路实现、大电流关断、故障保护、电磁防护、试验方法等方面开展了深入研究,研制出适配多类型IGBT的数字驱动器系列产品。产品通过了第三方环境试验、电磁兼容试验、软硬件可靠性测试等型式试验。

100万千瓦柔性直流换流阀IGBT模块工作的电压和电流临近工作区极限,电磁环境极为恶劣。针对这一应用场景,IGBT数字驱动技术攻关团队攻克了有源米勒钳位、复合电磁屏蔽、谐振软开关和恒定导通时间频率调制技术等高压大功率IGBT驱动核心技术,研制了适配3300/1500安焊接式IGBT模块的驱动器产品,解决了IGBT数字驱动器在强电磁环境下电磁兼容设计和温升控制的难题。针对在电压和电流等级更高IGBT中的应用需求,国网智研院陆续推出了适配4500/2000安和4500/3000安压接式IGBT模块的数字驱动器产品,形成了覆盖17006500伏的全系列IGBT数字驱动器产品。

IGBT数字驱动的技术难点在于,要在百万分之一秒的时间尺度内,对IGBT进行精准的开通和关断控制。既要保证IGBT的开通和关断损耗符合要求,又要让关断电压尖峰和开通时的反向恢复电流尽可能小,传统的模拟驱动器无法兼顾上述要求,这是难点之一。同时,在恶劣复杂电磁环境下做到对故障信息的准确获取与快速识别,采取精细化快速保护策略,确保IGBT免受高压大电流的冲击损坏,这又是另一难点。”

为了满足电网系统的保护要求,IGBT对故障电流的判断速度越快越好,并且要保证可靠性。传统的IGBT驱动短路电流方式无法很好地满足电网故障工况的要求。IGBT数字驱动技术攻关团队针对故障电流上升趋势与正常电流不同的特点,提出了基于电流上升趋势判断短路故障的方法,将故障保护时间从之前的8微秒左右缩减到3微秒以内,大大降低了IGBT器件本体所受的故障冲击,达到了防患于未然的效果。

经过第三方检测机构认证,与国外同类产品相比,国网智研院研制的国产高压大功率IGBT数字驱动器抗电磁干扰能力提高了2个等级以上;产品通过对比测试表明,动态功耗降低了44%、电子元件温升降低了17摄氏度,而成本仅为国外同类产品的70%

一、概述(ZKY-2000《断路器真空测试仪》可靠解决了测试者的各种需求

真空断路器是电力系统中普遍使用的高压电器,其核心部件是真空灭弧室,由于灭弧室是以真空条件作为工作基础的,所以它不象油开关,SF6开关那样容易检测其质量。传统上,真空断路器用户判断灭弧室真空度的方法是工频耐压法,这种方法只能粗略判断真空度严重化的灭弧室。

ZKY-2000型真空度测试仪是真空灭弧室的真空度的鉴定设备,以单片计算机为主控单元,测试过程完全实现自动化。该仪器的采样设计一改以往采用电流峰值做标定的方法,而采用离子电荷来做标定。这样,有效地抑制了测试过程中瞬态电源的干扰,使测试稳定可靠。由于采用计算机为主控单元,该仪器能很方便地扣除由于环境因素产生的漏电电流。本仪器突出的特点是:实现了真空灭弧室的免拆卸测量,直接显示真空度值,使真空断路器用户详细掌握灭弧室的真空状态,为有计划地更换灭弧室提供了可靠的依据,为电网的运行提供了有力保障,克服了工频耐压法仅能判断灭弧室是否报废的缺陷。

本仪器测量精度高,操作简单,携带方便,抗干扰能力强,特别适用于供电单位现场测试,是真空断路器生产、安装、调试、维修的**仪器之一。

二、测试原理(ZKY-2000《断路器真空测试仪》可靠解决了测试者的各种需求

将灭弧室的两触头拉开一定的开距,施加脉冲高压,与残余气体分子发生碰撞电离,所产生的离子电流与残余气体密度即真空度近似成比例关系。对于不同的真空管,在同等真空度条件下,离子电流的大小也不相同,当测知离子电流后,通过离子电流一真空度曲线,由计算机自动完成真空度的计算,并显示真空度值。

三、技术参数(ZKY-2000《断路器真空测试仪》可靠解决了测试者的各种需求

1.真空度测量范围:    9.999×10-11×10-5

2.离子电流测量范围:    9.999×10-11×10-7

3.      差:    5%

4.测 量 分 辨 率:    10-5pa

5.允许环境温度:    -20℃~50

6.    湿  度:    80%RH

7.          源:    AC220V50Hz±10%

8.      寸:    420×290×210mm

9.      出:    脉冲≤4kV15kHz

⒑重          量:    8kg

四、使用方法(ZKY-2000《断路器真空测试仪》可靠解决了测试者的各种需求

1)本仪器分两种用途使用:

1、用于真空灭弧室生产线中灭弧室的质量控制,断路器生产厂家的灭弧室的入库检验。

2、用于检测安装于开关整机上的真空灭弧室的真空度。这类检测主要用于供电部门的例行检修及容量试验中对真空灭弧室承受能力的判定。

2)连线:

使灭弧室触头至于分状态,将高压线和信号输入线分别接灭弧室的动端与静端。注意,高压线应悬空

3)管型选择:

测量时,首先选择管型,仪器内已存入多种管型,具体参数见附录表格。

1、管型选择操作方式:

[选择键],使[◢◢]指向选择测试管型,按[确认键],用[+键]或[-键]调整管型参数,当显示器显示管型与所需测量的管型代号一致时便可,按[确认键],返回主菜单。若说明书中没有给出要测量的管型时,可用尺寸相近,接线方式相同的管型代替。

2、测量

    [选择键]使[◢◢]至测试真空管“Pa”,按[确认键]仪器处于测量状态。并自动完成所有的测量、计算、显示等全过程。

3、打印:

若需打印测试数据,则按[确认键]返回主菜单,按[选择键]使[◢◢]至打印测试数据,再按[打印键],即可打印出所有测量数据。

4、如果没有可代用的参数,则可按[选择键]使[◢◢]指向“A”,这样可直接给出电离电流,一般来说。电离电流(A)较真空度(Pa)小2个数量级。

六、硬件构造(ZKY-2000《断路器真空测试仪》可靠解决了测试者的各种需求

ZKY-2000的硬件大致分为四部分

1CPU主控单元

该部分用于接收用户指令,控制显示器进行各种显示,产生高压单元所需的脉冲信号,及对磁控电流控制单元发出各种控制指令,负责整个测量过程的精准时序控制,该单元是整个系统的主体。

2、高压控制板

高压部分将控制部分送来的具有一定占空比的信号进行功率放大,驱动高压变压器,从而产生测量所需的高压。

3、按键与显示板

按键部分用于用户指令,操纵按键使仪器处于不同的工作状态。

显示部分用于显示系统的各种参数。

4、打印机

用于打印输出所测量的参数,打印结果如下所示:

TESTED BUIC-               TESTED BYUC-

PRESSURE3.260E-5Pa         CURRENT2.621E-6A

(真空度值)                 (漏电流值)

TUBE NO: (管编号)         TUBE NO: (管编号)

TUBE TYPE:(管型)           TUBE TYPE:(管型)

DATE    (日期)           DATE    (日期)

TEST REPORT                  TEST REPORT

(检验记录)                 (检验记录)

七、使用注意事项(ZKY-2000《断路器真空测试仪》可靠解决了测试者的各种需求

1、该仪器属精密仪器,电路板布线密度较大,一般要求存放于较干燥的地方。若环境较潮湿,则应经常通电。

2、若测试后电流值显示为零,应检查灭弧室表面是否清洁。因为表面不清洁可能使漏电的变化值大于电离电流值,这样,测量值减去漏电后小于零,而被仪器判为零。发生这种情况后,将灭弧室表面檫干净,再做试验,一般来说这样得到的真空度值较精准。

3、使用时,高压输出线不得触及人体,以防触电。

4、高压指示灯亮时,不要触及高压线,以防触电。

5、拆装打印纸在仪器先断电的情况下进行,以免损坏打印机。换纸时,将前面板打开,用食指和拇指捏紧打印机两端的两夹片轻轻拖出打印机,使出纸口略高于仪器面板,但不能拖出距离太大,将新纸端口部分剪成尖头状,插入打印机的进纸口,打开仪器电源开关,按下打印键,使纸从打印机的上端走出一段距离,插入面板出口缝导出。盖好打印机面板,装纸完毕。

6、本仪器无任何用户可维修的部件,如出现故障,请专业人员维修,或与供应商联系,切勿擅自打开仪器,以免发生意外或造成不必要的损失。

7、本仪器真空度测量范围在9.999×10-11×10-5之间,离子电流测量范围在9.999×10-11×10-7之间,当真空管的真空度大于10-2 Pa或离子电流大于500uA时建议该真空管报废。

8、若真空管内压力等于大气压(即真空管破损),本仪器测量范围内本仪器则拒绝检测,返回初始状态。

(注:击穿后,仪器有可能出现显示不正常,此时,从新开机后仪器回到正常状态,本仪器切勿超常时间工作。)

国产高压大功率IGBT数字驱动器第1次在上海南汇±30千伏直流输电工程中小批量试用,**了国产化IGBT数字驱动在高压直流输电领域应用的空白。15年,项目成果推广应用于±320千伏/100万千瓦厦门柔性直流输电工程,实现了与国外IGBT数字驱动产品的同台竞技,整体运行表现优异,投运至今实现零故障运行。

1612月份,在浙江舟山200千伏高压直流断路器项目应用现场,IGBT数字驱动技术攻关团队成员说:“之前工程采用的是国外品牌的IGBT驱动器,产品在直流断路器试验期间,因无法耐受现场恶劣的电磁环境,频繁上报故障,导致试验无法进行。”而用国网智研院研发的IGBT驱动器100%替代国外产品后,第1次±200千伏双极短路分断试验一次性通过。截至今年5月底,该工程直流断路器累计完成系统运行方式切换89次、直流海缆单双极短路故障清理5次。在此期间,驱动器运行稳定,助力直流断路器高效可靠运行。

20172021年,项目成果先后应用于±420千伏/125万千瓦渝鄂背靠背工程、昆柳龙±800千伏混合多端直流输电工程以及三峡如东海上风电柔性直流输电工程。作为核心功率器件IGBT的控制和保护设备,国产高压大功率IGBT数字驱动器经受了高电磁辐射和恶劣环境的考验,发挥了快速保护换流阀核心设备IGBT的作用。

今年2月份,国产高压大功率IGBT数字驱动技术支撑我国中标德国Borwin6海上风电柔性直流输电工程。这标志着具有自主知识产权的IGBT数字驱动器具备了很高的核心竞争力,是国家电网公司推动技术、标准、装备一体化“走出去”的重要成果,对高质量共建“一带一路”、深化中欧绿色能源合作具有重要意义。

随着国内集成电路技术日趋成熟、芯片制造业蓬勃发展,IGBT驱动器未来将向器件国产化方向发展。国网智研院积极布局立项,着手进一步提升高压大功率IGBT驱动器国产化器件占比程度,力争早日将驱动器的国产化器件占比提升到100%,开展相应的型式试验验证产品性能,并推广至输电工程应用。这将有力带动国产化集成电路的品质提升,助推上下游产业协同发展。

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上海来扬电气科技有限公司主营产品介绍
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超低频耐压试验装置;变频串并联谐振耐压试验装置,无局放试验变压器,交流耐压试验变压器;高压电抗器;大电流发生器;干式试验变压器;直流高压发生器;发电机通水直流高压发生器;变频介质损耗测试仪;回路电阻测试仪;直流电阻测试仪;全自动变比测试仪;氧化锌避雷器测试仪;互感器综合校验仪;变频大地网接地阻抗测试仪;大型地网接地阻抗测试仪;高压开关动特性测试仪;变压器油微量水分测试仪、油酸值测试仪、油色谱分析仪、油粘稠度测试仪、油燃点测试仪、SF6气体微量水分测试仪、SF6气体密度继电器校验仪、精密露点仪(微水仪)、电缆故障测试仪、交流采样变送器校验装置、矿用杂散电流测试仪、蓄电池容量恒流放电测试仪、感应式轴承加热器、真空度测试仪;微机继电保护测试仪;(工频、变频)介质损耗测试仪;绝缘油介电强度测试仪;多功能真空滤油机;变压器有载开关测试仪;高压无线核相仪;变压器电参数测试仪; 三倍频电源发生器;多倍频电源发生器;变压器容量测试仪、变压器变比组别测试仪、发动机交流阻抗测试仪、高压断路器机械特性测试仪;模拟断路器校验仪;伏安特性测试仪;绝缘电阻测试仪;数字式高压兆欧表;接地电阻测试仪;三相相序表;三相电能表现场校验仪、三相相位伏安表、防雷原件测试仪、绝缘板绝缘制品、变频法工频线路参数测试仪、三相电容电感测试仪、电容电桥测试仪、无线高压变比测试仪、高压验电器、SF6气体泄漏监控报警系统、高压电缆在线监测系统、微机消谐装置、容性设备介质损耗带电测试系统、漏电保护器测试仪、漏电流监控记录仪、母线槽、滑触线、电热管其他工控系统及装备。

串联谐振耐压装置、大电流发生器、升流器、试验变压器、直流高压发生器、变比测试仪、直流电阻测试仪、继电保护测试仪、高压开关测试仪、伏安特性测试仪、真空度测试仪、氧化锌避雷器测试仪、回路电阻测试仪、变压器电参数测试仪、变压器容量测试仪、局部放电测试仪、超低频发生器、电容电感测试仪、介损仪、电能表校验仪、色谱仪、核相仪

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