一高壓電機試驗臺引用標準及試驗項目

01高壓電機試驗臺引用標準

　　● GB755-2008 旋轉電機_定額和性能

　　● GB755-2-2003 旋轉電機(牽引電機除外)確定損耗

　　● GB/T1032-2012 三相異步電動機試驗方法

　　● GB/T22670-2008 變頻器供電三相籠型感應電動機試驗方法

　　● GB/T25123.2-2010 電力牽引 軌道機車車輛和公路車輛用旋轉電機 第2部分：電子變流器供電的交流電動機

02高壓電機試驗臺試驗項目

　　● 空載試驗

　　● 堵轉試驗

　　● 低頻堵轉試驗

　　● 負載試驗

　　● 效率的確定 ：按照GB/T1032-2012規定的A、B、B1、E1、F1、G1、H法,共七種;

　　● 變頻器供電電動機負載特性測定

　　● 溫升試驗

　    　○ 直接負載法：對拖法

　    　○ 等效負載法：降低電壓負載法、降低電流負載法、定子疊頻法

　　● 最大轉矩的測定

　　● 最小轉矩的測定

　　● T-N曲線的測定：(自動完成)包括：正向、反向曲線。加載時，最低轉速應<2%Ne

　　● 過轉矩試驗

　　● 超速試驗

　　● 耐壓試驗

　　● 短時升高電壓試驗

　　● 絕緣電阻的測定

　　● 冷態直流電阻的測定

二高壓電機試驗臺需求分析

01測試點及精度要求

　　● 變頻試驗電源輸出(被試電機輸入)電量的測量，包括電壓，電流，功率因數、功率等。

　　● 被試電機軸輸出功率(通過測量扭矩、轉速計算得出)。

　　● 陪試電機加載或回饋能量的監測。

　　● 集控臺可實時顯示試驗過程中的測量結果。

　　● 被試及陪試電機主電量測量需保障的精度指標：電壓、電流誤差限值≯0.2%rd，功率誤差限值≯0.5%rd。

　　● 被試電機輸出機械功率測量需保障的精度指標：≯0.5% F.S

02被測電量特征值

02電磁環境

三高壓電機試驗臺測試系統構成原理圖

01高壓電機試驗臺方案簡介

　　本系統的被試電機和陪試電機均采用變頻電源供電，電參量測試系統采用銀河電氣研制的WP4000變頻功率分析儀，被試電機側功率單元和陪試電機側功率單元均選用SP系列變頻功率傳感器SP103501C，變頻功率傳感器通過光纖與WP4000變頻功率分析儀相連，采用DM4022頻率測試子站測量扭矩轉速傳感器的信號，DM4022通過光纖直接與功率分析儀連接。

　　試驗電源有兩種方案，方案一為高高方案，參見圖1，試驗電源采用高壓變頻器。試驗電源直接與10kV電網相連，輸出直接驅動被試電機和陪試電機。被試電機工作在電動機狀態下時，陪試電機運行于發電機狀態，發出電能經過陪試電源回饋10kV電網再利用，可以節約大量電能，這種能量回饋技術稱為交流回饋。由于直接采用高壓變頻器，業內一般稱為高高方案。

圖1. 高壓電機試驗臺測試系統高高原理圖

　　方案二為高低高方案，參見圖2，試驗電源采用低壓變頻器，并且將變頻器分為整流器和逆變器兩個部分，兩臺試驗電源可共用一個整流器。10kV高壓先經過降壓變壓器將為690V。690V電網經過整流器變換為直流母線。直流母線上連接兩臺逆變器。被試電機工作在電動機狀態下時，陪試電機運行于發電機狀態，發出電能經過變壓器和陪試電源回饋直流母線，直流母線又經過被試逆變器為被試電機提供電能，整個試驗只需提供兩臺電機的損耗的能量即可，可以節約大量電能。由于電能只回饋至直流母線，這種能量回饋技術稱為直流母線回饋。由于采用低壓變頻器，變頻器的輸入連接降壓變壓器，輸出連接升壓變壓器，業內一般稱為高低高方案。

圖2. 高壓電機試驗臺測試系統高低高原理圖

02高壓電機試驗臺兩種方案對比

1、高高方案較為簡單，占地面積小

　　高低高方案多了三臺變壓器，系統相對復雜，占地面積大。在高壓變頻器技術尚未成熟的時候，以高低高方案為主。而高壓變頻器技術相對成熟之后，高高方案成本優勢較為明顯。并且，因為高高方案輸出沒有變壓器，工作頻率范圍寬。高低高方案受輸出變壓器限值，在低頻時變壓器不能滿電壓運行（除非采用特殊設計的變壓器，這種變頻器鐵芯龐大，成本高昂）。

2、高低高方案可滿足不同電壓等級下滿容量輸出

　　輸出變壓器經過原副邊星三角變換變為3kV、6kV、10kV三種電壓等級，當被試電機的電壓等級較多時，高低高方案的試驗電源可以在多個電壓等級下均達到滿功率輸出。

3、高低高方案可以降低整流環節的容量

　　高低高方案兩臺逆變器公用一個整流單元，由于整流單元只需要提供兩臺電機的損耗，因此，可以大幅度降低整流單元的容量。電機最低效率按照85%計算，整流單元容量可降低至標準配置的15%。

4、高低高方案可以減小對電網的影響

　　高低高方案的能量回饋在直流環節實現，可以減小與電網的無功交換，相同整流原理的情況下，還可以減小對電網的諧波污染。

四高壓電機試驗臺系統測試設備選型

五高壓電機試驗臺測試系統特點簡述

01高精度的變頻高壓傳感器

　　高壓電機試驗臺測試系統適用工頻電機及變頻電機的測試需要。因此，測試系統的傳感器要求在較寬頻率范圍內滿足角差和比差的誤差限值要求。SP系列變頻功率傳感器是目前唯一一款被測電壓在6kV以上的、角差和比差均能滿足國家標準要求的變頻電量傳感器。

02無需扭矩傳感器的扭矩測量方案

　　對于大功率的高壓電機試驗臺，扭矩較大，扭矩傳感器選型較為困難時。可采用校準過的電機作為陪試電機，準確測量陪試電機的電參量可計算出其扭矩和轉速。詳見“電機試驗臺測控整體解決方案”中的電子式扭矩儀。

---