[发明专利]一种适用测试长距离变频供电系统的海缆模拟装置及方法

说明书

本发明涉及一种适用测试长距离变频供电系统的海缆模拟装置及方法，其包括中压柜体，中压柜体内的上部设置有多个电抗器，每个电抗器分别与一个电阻的一端连接，各电阻的另一端分别与电压互感器、电流互感器和母线连接头连接；母线连接头还分别与各电抗器、电缆接线柱和多个电容器连接；各电容器还分别与电流互感器连接，各电容器均与测量和控制室连接；各电抗器、各电阻和各电容器之间的连接构成海缆的Π型等效电路。本发明可真实模拟长距离海底电缆及水下分配电缆的分布电容效应，同时可进行组合模拟不同长度、不同截面，并可方便对节点电压等进行测试和分析。

技术领域

本发明涉及一种长距离供电系统测试技术领域，特别是关于一种适用测试长距离变频供电系统的海缆模拟装置及方法。

背景技术

未来国内外油气产量增长主要来自海洋，而海洋重点发展为深水油气田开发。变频器通过长距离海底电缆为水下电泵供电是深水油气田经济高效的主要开发方式。

变频器通过长距离(可达30km至45km)海底电缆为电潜泵或增压泵供电并驱动面临谐波放大、dV/dt和堵转启动等技术问题，变频器控制算法和输出滤波均需要结合长距离电缆和系统特性进行特殊设计和测试，同时长距离海缆及连接接头需要根据系统特性和供电特点进行特殊设计和要求。由于深水油田海底电缆、水下电接头等水下设施昂贵、海上作业费用高，如因变频器输出端滤波器设计、控制方式和算法不合理导致波反射叠加造成过电压损害电接头、海底电缆绝缘，或无法启动电机都将造成重大损失。因此在车间搭建一个长距离变频供电系统的测试平台进行模拟测试，开展不同频率段的稳态和暂态测试十分必要。变频长距离供电系统模拟测试是验证变频器输出滤波器设计、系统总体设计、海缆系统设计等功能符合性的必要步骤。由于长距离中压(10kV级别及以上)海底电缆长达数十千米，模拟测试中难以采用实物，工厂内也难以采用实际电机进行测试，因此发明一套海缆模拟装置，可组合和调整参数模拟不同海缆长度和参数解决了实际测试难题。通过测试对保证变频供电系统设计的功能和参数指标，防止在海上投产后不能正常运行或由于过电压导致的海底电缆及水下接头绝缘损坏，提高系统的可靠性和安全稳定性十分必要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种适用测试长距离变频供电系统的海缆模拟装置及方法，其能有效保证变频电源输出特性满足电气系统要求。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种适用测试长距离变频供电系统的海缆模拟装置，其包括：中压柜体、电抗器、电阻、电容器、母线连接头、电缆接线柱、电压互感器、电流互感器和测量和控制室；所述中压柜体内的上部设置有多个所述电抗器，每个所述电抗器分别与一个所述电阻的一端连接，各所述电阻的另一端分别与所述电压互感器、电流互感器和母线连接头连接；所述母线连接头还分别与各所述电抗器、电缆接线柱和多个电容器连接；各所述电容器还分别与所述电流互感器连接，各所述电容器均与所述测量和控制室连接；各所述电抗器、各所述电阻和各所述电容器之间的连接构成海缆的Π型等效电路。

进一步，所述中压柜体的底部，设置有风扇。

进一步，所述电容器可根据需要更换不同容量，所述电抗器采用可调电抗器，所述电阻采用多组分接形式。

进一步，采用多个所述海缆模拟装置并柜结构实现长距离海缆模拟；通过所述母线连接头相互连接实现并柜。

一种适用测试长距离变频供电系统的海缆模拟方法，该方法基于上述海缆模拟装置及海缆模拟测试电路实现，包括以下步骤：

步骤1、根据实际被测试电气系统海缆长度和参数计算配置海缆模拟装置的数量及每个海缆模拟装置参数；

步骤2、根据实际被测试电气系统选择测试电机和模拟负载对拖电机；

步骤3、无滤波器接入情况下连接变频供电系统一次主回路及二次测量回路；

步骤4、进行上电检查，检查无误后，系统通电进行电性能测试，确保系统主电路和测量回路功能正常，进行稳定运行工况及暂态运行工况测试；