1kVA交流异步电机试验站技术方案.docx
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1kVA交流异步电机试验站技术方案
12000kVA交流异步电机试验站
12000kVA交流异步试验站技术方案
一、电机试验对试验电源的基本技术要求
该项目是由电机试验电源系统及自动控制系统和检测系统组成的多功能电机试验系统,能够完成异步电机性能的检测。
能够实现电机一般性能项目的检测,满足GB1032等国家有关标准的精度及安全要求;该试验电源是对大、中型交电机和交流变频调速电机产品按相关标准对电机进行的各项型式试验和出厂的质量和性能检查试验的试验系统。
(一)、系统的主要性能指标如下:
1、三相交流调频、调压电源可在额定输出电压、频率范围内,单独调节输出的频率、电压,可稳频调压,也可稳压调频,固定频率,电压连续调节;固定电压,电压调节范围0—13.5kV。
2、试验电源两套,可并联使用。
3、供电电网:
电压:
10kV
频率:
50HZ
相数:
3相
4、额定容量:
交流:
6000kVA×2;两台设备并联使用达到12000kVA
5、试验能力:
最大试验能力:
12000kVA,最大输出电压:
13.5kV。
两台异步电机对拖:
6000kVA
电机叠频法温升试验:
12000kVA
6、额定输出电压:
10kV、6000V、3000V。
装置输出10kV、6kV输出时能输出额定容量,3kV输出时输出容量是额定容量的一半。
7、额定输出频率:
50Hz
在10~50Hz之间输出电压随着频率的下降线性下降50Hz时输出额定电压,50Hz—100Hz恒功率输出。
8、输出相数:
3
9、过载能力:
1.2倍额定容量(1分钟/10分钟);
10、输出电量闭环控制,电量控制满足预设定给定要求;
可实现电量闭环控制,能按给定值稳定频率、电压等电量参数。
11、自诊断及保护功能;完整的故障检测报警;
二、变频电源简介
变频电源是转换电能的电源装置。
它仅对电能的某些参数(如:
电压、频率、相位、相数、波形等)进行变换,以适用各行业所需电源的不同要求。
被广泛应用于电气设备试验、军事、航天、航空、交通、通信、雷达、船舶、医疗等领域的供电系统中。
1、正弦波静态变频电源简介
正弦波静态变频电源由主电路和控制电路两大部份组成。
主电路
主电路由输入交流滤波器、整流器、直流平波及启动预充电单元、逆变器、输出交流滤波器等组成。
●输入交流滤波器主要是用来提高功率因数,降低对电网的干扰。
系统配置的输入滤波器满足系统工作时对电网的影响满足国家相关标准的要求;
●整流器将交流电能转变成直流电能。
●直流平波及起动预充电单元,用于吸收整流后直流电压中所含的六倍频率脉动电压和逆变脉动电流引起的直流电压波动。
●逆变器用于将直流功率变换为所要求频率的交流功率。
三个桥臂上的电力电子开关由单片机产生的SPWM信号以确定的时间相位和载波频率可调进行驱动控制,从而获得三相交流输出(U、V、W);
●输出交流滤波器将逆变器输出的三相正弦波SPWM功率脉冲序列,滤成连续的标准正弦波电压,使输出满足惦记试验对电源品质的要求;
控制电路
控制电路由单片机系统、隔离/驱动/保护电路、输入过压/欠压保护和输出过流/过压保护电路、I-V转换电路、输入控制信号隔离电路、故障输出及故障状态输出电路、触摸键盘及显示等部份组成。
●单片机系统是控制器的核心部件。
产生最优化的SPWM逆变器开关控制信号。
完善各种保护功能,对采集的电压、电流等参量进行计算、比较,实施稳压、稳频闭环控制和主要电参量的设置和显示,具有完善的自诊断能力,通过控制面板和控制接口,实现本地操作和远程操作。
显示各种参数和故障信息。
它还使该系列电源具有同计算机相连接的通讯接口,只需经RS485接口单元,用RS232或RS485就能直接同计算机或其它只能设备的RS232或485接口连接通讯。
●隔离驱动保护电路完成对来自单片机系统的SPWM信号的隔离、放大,用以驱动逆变器开关元件,同时具有对开关元件的快速自保护功能。
●输入过压/欠压保护电路直接采集直流母线电压,经单片机系统计算,判定、监测直流电压的过、欠压状况,并且实施保护;输出过流、过压保护电路将电流互感器和反馈变压器在输出端隔离采集的电流、电压参量,送保护电路比较判定、实施过流、过压保护;并且电压参量还经电压比例计算后,送单片机系统,用于输出电压显示。
保护动作发生时,首先封锁逆变器开关元件的驱动信号,使全部开关元件都处于截止状态,并快速释放掉直流滤波电容器上的贮能。
●故障输出电路集中报警输出,是驱动继电器闭合的接点。
●故障状态输出光电隔离的集电极开路输出。
试验电源是满足电机试验要求的高性能数字变频器及正弦波技术的综合,能输出满足电机试验对电源品质要求的变频系统、可以输出能满足一般电机试验要求的正弦波电源和满足变频电机试验要求的变频电源。
2、试验电源技术方案
低压变频电源加输出变压器技术方案
该方案为采用1140V变频电源,输出侧增加输出变压器,采用升压变压器做电压等级的初调,用变频电源做电源电压的微调,这样变频电源的电压调节范围只是在变压器的两个电压等级之间进行调节,输出频率直接由变频电源进行调节。
电路原理简图如下:
变频电源的启动、停止可通过直接连接或通讯线从检测控制台连接到变频电源;
变频电源内部实现电压、频率闭环控制,电压闭环可保证调压开关输出侧的电压保持在给定值,不受负载变化的影响;
通过直接连接或通讯连接,将测试系统的给定信号发送给变频电源,变频电源可根据控制台指令对变频电源进行控制,使变频电源的输出电压和输出频率满足试验要求的值,并稳定;
调压开关主要是对输出电压进行按挡位进行调节,变频电源对输出电压进行档位间的调节,满足电压在0-1.35kV范围内任意调节;
调压开关的输出电压等级和挡位,按技术要求确定,保证满足试验要求;
使用方法如下:
1、将变频电源的频率和电压设定为试验初始的电压和频率值,启动试验电源系统,调压开关自动根据电压设定值调整到与设定电压相近的电压挡,然后变频电源系统启动,拖动电机变频启动;
2、系统自动调节试验电源系统的输出电压和频率,达到并稳定在设定值,使变频电源输出值达到需要的值;
3、测试需要的测试参数;
4、调节变频电源的电压、频率设定值,试验电源系统将根据设定值自动调节使输出达到第二个测试点需要的电压和频率值,如果需要调压开关调节,调压开关将自动调节到需要的电压级,
5、测试第二测试点所需要测试的参数;
6、如此反复,测试所有的测试点;
7、按下停止按钮,变频电源拖动电机软停车(需要快速停车的试验,电源实现制动停车,使电机在规定的时间停止运转),调压开关自动回零,试验完毕。
该方案的优缺点:
1、系统采用输出变压器,这样通过输出变压器就可使试验变频电源系统的输出容量能充分利用,不需要增加变频电源的容量;
2、系统采用输入整流变压器,整流采用12脉冲整流,系统输入谐波含量小;
3、试验变频电源系统的输入电压为10kV,输入侧增加输入整流变压器,变频电源采用成熟的低压变频电源,变频电源体积小、性能可靠,
4、试验电源的输出有输出变压器,这样不论在哪个电压等级进行试验,变频电源输出电压基本保持额定输出电压附近,变频电源的输出电压只做为输出电压的微调,这样变频电源工作在输出接近与额定电压和额定频率工作状态,输出波形良好!
作为测试电源使用时,能保证测试精度;
5、这种设计,试验电源的输入为10kV,由于整个电源设有输入、输出变压器隔离,因此,试验变频电源系统除整流变压器的输入侧为高压10kV外,变频电源为低电压,在试验额定电压较低的设备时,被试设备的各种控制电气设备和测试设备,可全部采用低耐压等级的电气设备和试验设备,降低整个测试系统的设备造价;
4、由于采用输入、输出变压器隔离,被试设备采用的试验电源与电网完全隔离,保证了试验人员和试验设备的安全;
5、使用该方案,变频电源采用低压变频电源,变频电源成本低,性能稳定、检修成本低,设备中高压设备很少,有利于试验安全,并且整个试验变频电源系统的造价大幅度降低。
三、电机试验电源技术方案
1、2000kVA电机试验电源装置系统简介
2000kVA电机试验电源装置原理及主要技术参数
电机试验电源装置主要电路示意图(仅为方案示意,非最终电路)
2、设备各单元功能简单说明
·输入开关柜
额定电压:
10kV
额定容量:
5000KVA
主要实现输入的10kV电源开关及保护。
·输入整流变压器
输入电压:
10kV
输出电压:
1200V×2
额定容量:
5000kVA
主要功能为将输入的10kV电源变为1140V电源供整流单元使用。
·输入整流器(两套)
额定功率:
2500kW
两套可控硅整流器,可单独运行,也可并联运行,
输出电压:
0-1650VDC
主要作用是将输入的交流电源整流成直流电源,供逆变电源使用,向试验电机提供交流电源。
同时使直流母线电压可调,满足不同电压等级的变频电机试验对变频电源的要求。
·电阻制动单元
主要作用是实现试验电机的快速停车和直流母线过电压保护。
·正弦波逆变电源(两套)
额定输出容量:
6000kVA(两台并联运行时可达到12000kVA)
输出频率:
0~100Hz
输出电压:
0—1250V
额定输出电流:
3500A×2
过载能力:
120%
将直流母线的直流电压变换成电压、频率可调的电源;并可将交流输出侧的再生能量反馈到直流母线,由逆变单元使用。
每套电源由四台1500kVA逆变器并联组成。
主要作用是输出电压、频率可调的交流电源,适应不同电压等级、不同额定频率的交流电机试验使用。
·输出变压器和电压等级变换电路(两套)
额定容量:
6000kVA
一次电压:
1000V×2(1200V输入时不饱和)
二次电压:
6.3kV
额定设计频率:
50Hz
工作频率:
1~100Hz
变压器输入采用串并联运行方式、输出采用Y/△变换来实现输出电压的不同挡位需求,输出电压通过绕组变换实现输出10kV、6kV、3kV。
通过逆变器输出电压调节和整流电压调节实现全电压范围(0—13.5Kv)的电压调节。
该装置可以完成对异步电机进行:
异步电机空载试验;在空载试验过程中进行的超速试验;在空载试验过程中进行的短时升高电压试验;异步电机堵转试验;异步电机负载试验(负载电机为异步陪试电机作发电机运行);异步电机叠频法温升试验(间接法)等试验。
3、变频电源技术数据表
规范
单位
参数
备注
安装地点
室内
额定容量
kVA
12000
额定输入电压/允许变化范围
kV
1200V/+10%~-15%
额定输出电流
A
3500×2
输出电压调节范围
V
0-1250
输出频率调节范围
Hz
0-100Hz
显示
输入电压、输出电压、输入电流、
输出电流、设定频率、运行频率、
设定电压、电机转速、目标值、
反馈值等
控制方式
频率、电压在额定范围内任意可调
闭环控制,可稳定输出电参数。
对电网电压波动的敏感性
不敏感
变频器效率
95%
过载能力
额定容量×120%1分钟/10分钟
输入侧功率因数
≥0.95
系统检测
自动故障诊断、检测输出信号
逆变器型式及元件
SPWMIGBT
冷却系统故障对变频器的影响
85℃过热保护
冷却方式
热管+强迫风冷
防护等级
IP20
操作键盘
触摸屏
界面语言
中文
温度
-20℃-+45℃
相对湿度
10%-95%(25℃无凝霜)
海拔高度
不高于1000m
室内
空气流通,无尘、无腐蚀性气体、无易燃易爆物品
六、测量系统简介
对测量系统应互感器和带有通讯功能的测量仪表及计算机组成,数据通过测量仪表接口到计算机,由计算机对数据进行处理生成试验报告。
关于测量系统的详细介绍如下:
6.1测量系统及软件简介
测量系统分为2套,2套电脑之间通过LAN连接,可分别独立进行测量。
1台用于型式试验和本路输出的出厂试验,另1台用于本路输出的出厂试验和负责系统监控。
测量用工控机通过数据总线和测量仪表(主要有:
直流电阻仪表、温度巡检仪、功率计、转矩转速测量仪、堵转转矩测量仪等)通讯,根据测试需求自动采集试验数据诸如:
电压、电流、功率、转速、温度等,并根据试验项目及相关设置自动存储和处理数据,绘制曲线并自动生成试验报告,用户可以自己设定报告模板,设计报告格式。
试验数据存入数据库,可供查询。
应用程序采用结构化、高效率的程序设计语言-C语言编程。
集数据采集、处理于一体。
软件具有操作简便、功能齐全、提示清晰、自动判断试验结果(预先存入容差)等全方位功能。
该系统结合多年实践开发研制,又经过多年的不断改进完善与提高,日趋稳定成熟。
6.2电参数测量
高压试验电源的测量,采用高精度0.2级电压和电流互感器进行测量。
电参数测量仪,采用FLUKENORMA5000系列高精度功率分析仪,保证测试数据的可靠性和精度要求。
该分析仪测量带宽直流~3MHz,基本精度0.1级,电压输入范围:
0.3V~1000V;电流输入范围:
0.03mA~10A。
6.3其他仪器
配备直流电阻仪、温度巡检仪,用于被试电机绕组直流电阻测试和温升试验时温度监控。
七、系统报价
分项报价表
序号
名称
型号和规格
数量
价格
备注
1
主机和标准附件
1套
1.1
高压总进线开关柜
10kV
1套
1.2
输入滤波装置
1
1.3
整流变压器
5000kVA
1
干式
1.4
可控整流装置
2500kW
2
1.5
整流滤波装置
1套
1.6
储能电容器单元
1套
1.7
制动单元
1套
1.8
逆变装置
1500kVA
8套
1.9
交流输出滤波单元
8套
1.10
输出变压器
6000kVA
2台
干式
1.11
变压器输入柜
2
1.12
高压输出电压转换开关柜
2
含反馈测量
1.13
高压测量及输出开关柜
2
测量用
1.14
电源系统控制装置
1
1.15
数据采集系统
1套
1.16
功率分析仪6通道
NORMA5000
1
1.17
温度测量仪
FLUKE2635
1
1.18
直流电阻仪
2235B
1
1.18.1
工业控制计算机及附件
PCA-6006
2
研华
1.18.2
试验软件
2套
型式和出厂
1.18.3
工频耐压仪
PVT-3333kV1000mA
1
适合10kV及以下电机
1.18.4
绕组匝间冲击耐压仪
RZJ-30H
30kV
1
适合10kV及以下电机
1.19
低压电源配电柜
1
1.20
辅助电源柜(风、水、油)
1
提供电源
1.21
现场高压接线箱
2
1.22
电机试验操作台
1
1.23
电力电缆和控制电缆
1批
1.24
电机安装辅助件如:
压板和固定螺栓等
小计
2
设计、安装、调试、管理、利税等
3
培训
包含
4
技术服务
包含
5
其他
总计
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