一种克服长线缆产生高压脉冲的方法与流程

本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种克服长线缆产生高压脉冲的方法。

背景技术：

现今很多大型工业应用领域特别是风电行业，变频器下置塔筒后与电机处于相对比较远的距离(约100多米)，需使用较长的电缆进行连接，而在长线缆使用过程中，其传输会在线缆上产生高频阻尼振荡，导致pwm脉冲在电机端上产生过电压峰值，这些峰值电压使电机绕组绝缘的负担变得愈发严重，此外，电机阻抗(主要线圈电感)在高频下经过长线缆之后会在其终端呈现出开路状态，这会产生一个幅值与传输信号电压相当的反射电压，从而在电机端形成两倍的暂态快速冲击过电压，事实上，随着第三代高速igbt开关在pwm控制的电压逆变器中的大量使用，上述问题变得越来越严重。

技术实现要素：

1.发明要解决的技术问题

为了克服上述技术问题，本发明提供了一种克服长线缆产生高压脉冲的方法。它可以有效降低相电压尖峰，抑制过电压。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种克服长线缆产生高压脉冲的方法，电缆的一端与变频器连接，电缆的另一端与电机转子连接，电缆屏蔽层悬空。

优选地，所述的变频器为交-直-交电压型变频器。

优选地，所述的交-直-交电压型变频器包括依次连接的整流环节、直流储能滤波环节和逆变环节，所述电缆的一端与逆变环节的输出端连接。

优选地，所述电缆的反射电压峰值为：

其中，tt＝lc/v为pwm脉冲从变流器传输到电机端的时间；

为脉冲波在电缆中的传输速度；

tr为变流器输出pwm脉冲上升时间；

lc为电缆长度；

cc为电缆单位长。

优选地，所述的交-直-交电压型变频器为交-直-交电压型spwm变频调速系统。

优选地，所述的逆变环节为三相全桥逆变器。

优选地，所述的逆变环节位于塔基；所述的电机位于塔顶。

3.有益效果

本专利根据传输线理论，分析电缆屏蔽层双端接地、电缆长度增长与漏电流、反射电压的关系，可以有效降低相电压尖峰，抑制过电压。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为变频调速示意图；

图2为屏蔽层双端接地电缆模型。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

某风场风机在并网运行后出现部分变流器机侧防雷器损坏的现象，经现场测试分析，发现变流器侧和电机侧传输电缆采用屏蔽层双端接地的方式。而长传输电缆的屏蔽层在机侧高频脉冲电压作用下，会感应出共模电流，该电流流入到pe线缆上，使得相电压产生尖峰电压。

一种克服长线缆产生高压脉冲的方法，电缆的一端与变频器连接，电缆的另一端与电机转子连接，电缆屏蔽层悬空。

本专利根据传输线理论，分析电缆屏蔽层双端接地、电缆长度增长与漏电流、反射电压的关系，可以有效降低相电压尖峰，抑制过电压。

实施例2

本实施例的一种克服长线缆产生高压脉冲的方法，与实施例1基本类似，如图1所示，所述的变频器为交-直-交电压型变频器，所述的交-直-交电压型变频器包括依次连接的整流环节、直流储能滤波环节和逆变环节，所述电缆的一端与逆变环节的输出端连接。所述的交-直-交电压型变频器为交-直-交电压型spwm变频调速系统；所述的逆变环节为三相全桥逆变器，所述的逆变环节位于塔基；所述的电机位于塔顶。

所述电缆的反射电压峰值为：

其中，tt＝lc/v为pwm脉冲从变流器传输到电机端的时间；为脉冲波在电缆中的传输速度；tr为变流器输出pwm脉冲上升时间；lc为电缆长度；cc为电缆单位长。可见，电缆lc长度越长，反射电压峰值越大；且一般来说，屏蔽电缆单位长cc比非屏蔽电缆的大一倍左右，使得脉冲波在电缆中传输速度v较小，从而反射电压峰值也更高。

实施例3

某风场转子功率电缆采用屏蔽电缆，屏蔽层在塔基逆变器侧和塔顶电机侧双端接地。屏蔽层双端接地电缆模型如图1所示。

从屏蔽层双端接地电缆模型中可以看出，转子功率电缆与屏蔽层之间有较大的寄生电容，屏蔽层内部存在电缆，电缆芯与屏蔽层之间的阻抗网络比较复杂。由于转子端的svpwm波谐波含量丰富，谐波在通过转子电缆时，非常容易在ab-f-cd间形成高频振荡，并在屏蔽层上产生较大的漏电流，即电缆屏蔽层双端接地导致漏电流增大。

现变流器安置在塔基，转子电缆较长，约100m左右，需考虑电缆的分布参数造成的过电压问题。

根据实施例2中的传输线理论分析可知，转子功率电缆长度增长后反射电压增大。

根据以上分析，在现场更改屏蔽层接地方式进行测试。以某风机测试波形为例，对比转子屏蔽层引线双端接地与双端不接地的波形。

不改动接线的情况下，启机并网，根据测试变流器转子侧输出电压波形；线电压峰值达1490v，相电压峰值达1670v，出现高压脉冲。相电压波形与屏蔽层引线电流波形轮廓相似，可认为在转子高频脉冲电压作用下，屏蔽层上感应出高频电流(总电流达20a)，通过引线接地对转子相电压引入了较大共模干扰，造成相电压峰值过大。

将转子屏蔽电缆两端屏蔽层引线不接地处理，启机并网，测试变流器转子侧输出电压波形，线电压峰值为1470v，与之前比较基本不变；而相电压峰值降为1490v，降低约200v。相电压达到1400v以上的高压脉冲很窄，持续时间非常短。将转子电缆两端屏蔽层引线做不接地处理，避免屏蔽层上感应的高频电流对相电压引入共模干扰。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。