近日，國網(wǎng)寧夏電力有限公司調(diào)度控制中心自動化處處長彭嘉寧與同事開發(fā)儲能自動發(fā)電控制模塊獨立應用技術(shù)，將原有常規(guī)火電和新能源自動發(fā)電控制模塊并列運行，提升了新能源利用率。截至8月底，寧夏新能源總利用率提升至97.57%，提升1.09個百分點。

據(jù)統(tǒng)計，截至8月底，寧夏電網(wǎng)新型儲能項目建成并網(wǎng)195萬千瓦，儲能容量的增加為寧夏電力系統(tǒng)調(diào)峰提供了新的手段和方法。然而，目前寧夏風光火儲協(xié)同控制技術(shù)手段尚不完善，沒有形成成熟的協(xié)同機制，這對寧夏電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運行帶來較大風險。

那么，如何解決寧夏電網(wǎng)面臨的風險和挑戰(zhàn)？對此，國網(wǎng)寧夏電力領(lǐng)導高度重視，要求該公司調(diào)度控制中心迅速組織人員認真研究，全方位統(tǒng)籌寧夏風光火儲各類資源，積極應用數(shù)字化手段，加快構(gòu)建風光火儲協(xié)同控制體系，為提升寧夏電網(wǎng)可靠控制能力、電力保供能力、寧夏新能源消納能力提供保證。

一、定義及產(chǎn)生原因（LYTCD-9308局放試驗儀十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗）

在電場作用下，絕緣系統(tǒng)中只有部分區(qū)域發(fā)生放電，但尚未擊穿，（即在施加電壓的導體之間沒有擊穿）。這種現(xiàn)象稱之為局部放電。局部放電可能發(fā)生在導體邊上，也可能發(fā)生在絕緣體的表面上和內(nèi)部，發(fā)生在表面的稱為表面局部放電。發(fā)生在內(nèi)部的稱為內(nèi)部局部放電。而對于被氣體包圍的導體附近發(fā)生的局部放電，稱之為電暈。由此 總結(jié)一下局部放電的定義，指部分的橋接導體間絕緣的一種電氣放電，局部放電產(chǎn)生原因主要有以下幾種：

電場不均勻。

電介質(zhì)不均勻。

制造過程的氣泡或雜質(zhì)。經(jīng)常發(fā)生放電的原因是絕緣體內(nèi)部或表面存在氣泡；其次是有些設(shè)備的運行過程中會發(fā)生熱脹冷縮,不同材料特別是導體與介質(zhì)的膨脹系數(shù)不同，也會逐漸出現(xiàn)裂縫；再有一些是在運行過程中有機高分子的老化，分解出各種揮發(fā)物，在高場強的作用下，電荷不斷地由導體進入介質(zhì)中， 在注入點上就會使介質(zhì)氣化。

二、模擬電路及放電過程簡介（LYTCD-9308局放試驗儀十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗）

介質(zhì)內(nèi)部含有氣泡，在交流電壓下產(chǎn)生的內(nèi)部放電特性可由圖1—1的模擬電路(a b c等值電路)予以表示；其中Cc是模擬介質(zhì)中產(chǎn)生放電間隙(如氣泡)的電容；Cb代表與Cc串聯(lián)部分介質(zhì)的合成電容；Ca表示其余部分介質(zhì)的電容。

             (a)  實際介質(zhì)                            (b)  模擬電路

I——介質(zhì)有缺陷(氣泡)的部份(虛線表示)

II——介質(zhì)無缺陷部份

圖1—1  表示具有內(nèi)部放電的模擬電路

圖1—1中以并聯(lián)有—對火花間隙的電容Cc來模擬產(chǎn)生局部放電的內(nèi)部氣泡。圖1—2表示了在交流電壓下局部放電的發(fā)生過程。

圖1-2  介質(zhì)內(nèi)單個氣泡在交流電壓下的局部放電過程

U(t)一一外施交流電壓

Uc(t)一一氣泡不擊穿時在氣泡上的電壓

Uc’(t)一一有局部放電時氣泡上的實際電壓

Vc一一氣泡的擊穿電壓

Y r一一氣泡的殘余電壓   

Us—局部放電起始電壓(瞬時值)

Ur一一與氣泡殘余電壓v r對應的外施電壓

Ir一一氣泡中的放電電流

電極間總電容Cx=Ca＋(Cb×Cc)/(Cb＋Cc)=Ca電極間施加交流電壓 u(t)時，氣泡電容Cc上對應的電壓為Uc(t)。如圖2—1所示，此時的Uc(t)所代表的是氣泡理想狀態(tài)下的電壓（既氣泡不發(fā)生擊穿）。

Uc(t)=U(t)×Cb/Cc＋Cb

外施電壓U(t)上升時，氣泡上電壓Uc(t)也上升，當U(t)上升到Us時，氣泡上電壓Uc達到氣泡擊穿電壓,氣泡擊穿，產(chǎn)生大量的正、負離子，在電場作用下各自遷移到氣泡上下壁，形成空間電菏，建立反電場，削弱了氣泡內(nèi)的總電場強度，使放電熄滅，氣泡又恢復絕緣性能。這樣的一次放電持續(xù)時間是極短暫的，對一般的空氣氣泡來說，大約只有幾個毫微秒(10的負8次方到10的負9次方秒)。所以電壓Uc(t)幾乎瞬間地從Vc降到Vr，Vr是殘余電壓；而氣泡上電壓Uc‘(t)將隨U(t)的增大而繼續(xù)由Vr升高到Vc時，氣泡再—次擊穿，發(fā)生又—次局部放電，但此時相應的外施電壓比Us小，為(Us-Ur)，這是因為氣泡上有殘余電壓Vr的內(nèi)電場作用的結(jié)果。Vr是與氣泡殘余電壓Yr相應的外施電壓，如此反復上述過程，即外施電壓每增加(Us-Ur)，就產(chǎn)生一次局部放電．直到前—次放電熄滅后，Uc’(t)上升到峰值時共增量不足以達Vc(相當于外施電壓的增量Δ比(Us-Ur)小)為止。

此后，隨著外施電壓U(t)經(jīng)過峰值Um后減小，外施電壓在氣泡中建立反方向電場，由于氣泡中殘存的內(nèi)電場電壓方向與外電場方向相反，故外施電壓須經(jīng)(Us+Ur))的電壓變化，才能使氣泡上的電壓達到擊穿電壓Vc，(假定正、負方向擊穿電壓Vc相等)，產(chǎn)生一次局部放電。放電很快熄滅，氣泡中電壓瞬時降到殘余電壓Vr(也假定正、負方向相同)。外施電壓繼續(xù)下降，當再下降(Us-Ur)時，氣泡電壓就又達到Vc從而又產(chǎn)生一次局部放電。如此重復上述過程，直到外施電壓升到反向蜂值一Um的增量Δ不足以達到(Us-Ur)為止。外施電壓經(jīng)過一Um峰值后，氣泡上的外電場方向又變?yōu)檎较颍c氣泡殘余電壓方向相反，故外施電壓又須上升(Us+Ur)產(chǎn)生第—次放電，熄滅后，每經(jīng)過Us—Ur的電壓上升就產(chǎn)生一次放電，重復前面所介紹的過程。如圖1—2所示。

由以上局部放電過程分析，同時根據(jù)局部放電的特點（同種試品，同樣的環(huán)境下，電壓越高局部放電量越大）可以知道：一般情況下，同一試品在一、三象限的局部放電量大于二、四象限的局部放電量。那是因為它們是電壓的上升沿。（第三象限是電壓負的上升沿）。這就是我們測量中為什么把時間窗刻意擺在一、三象限的原因。

三、測量原理：（LYTCD-9308局放試驗儀十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗）

局放儀運用的原理是脈沖電流法原理，即產(chǎn)生一次局部放電時，試品Cx兩端產(chǎn)生一個瞬時電壓變化Δu，此時若經(jīng)過電Ck耦合到一檢測阻抗Zd上，回路就會產(chǎn)生一脈沖電流I，將脈沖電流經(jīng)檢測阻抗產(chǎn)生的脈沖電壓信息，予以檢測、放大和顯示等處理，就可以測定局部放電的一些基本參量（主要是放電量q）。在這里需要指出的是，試品內(nèi)部實際的局部放電量是無法測量的，因為試品內(nèi)部的局部放電脈沖的傳輸路徑和方向是極其復雜的，因此我們只有通過對比法來檢測試品的視在放電電荷，即在測試之前先在試品兩端注入一定的電量，調(diào)節(jié)放大倍數(shù)來建立標尺，然后將在實際電壓下收到的試品內(nèi)部的局部放電脈沖和標尺進行對比，以此來得到試品的視在放電電荷。

四、表征參數(shù)（LYTCD-9308局放試驗儀十余年研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗）

局部放電是比較復雜的物理現(xiàn)象，必須通過多種表征參數(shù)才能全方位的描繪其狀態(tài)，同時局部放電對絕緣破壞的機理也是很復雜的，也需要通過不同的參數(shù)來評定它對絕緣的損害，目前我們只關(guān)心兩個基本參數(shù)。

視在放電電荷——在絕緣體中發(fā)生局部放電時，絕緣體上施加電壓的兩端出現(xiàn)的脈動電荷稱之為視在放電電荷，單位用皮庫（pc）表示，通常以穩(wěn)定出現(xiàn)的*大視在放電電荷作為該試品的放電量。

放電重復率——在測量時間內(nèi)每秒中出現(xiàn)的放電次數(shù)的平均值稱為放電重復率，單位為次/秒，放電重復率越高，對絕緣的損害越大。

局放測試的試驗系統(tǒng)接線。

在了解了局部放電的基本理論之后，在本章我們的重點轉(zhuǎn)向?qū)嶋H操作，我們先介紹局部放電測試中常用的三種接法，隨后我們再介紹整個系統(tǒng)的接線電路，*后我們再分別介紹幾種典型的試品的試驗線路。

局部放電測試電路的三種基本接法及優(yōu)缺點。

標準試驗電路，又稱并聯(lián)法。適合于必須接地的試品。

其缺點是高壓引線對地雜散電容并聯(lián)在 CX上，會降低測試靈敏度。

接法的串聯(lián)法，其要求試品低壓端對地浮置。

其優(yōu)點是變壓器入口電容、高壓線對地雜散電容與耦合電容CK并聯(lián)，有利于提高試驗靈敏度。缺點是試樣損壞時會損壞輸入單元。

平衡法試驗電路：要求兩個試品相接近，至少電容量為同一數(shù)量級其優(yōu)點是外干擾強烈的情況下，可取得較好抑制干擾的效果，并可消除變壓器雜散電容的影響，而且可做大電容試驗。缺點是須要兩個相似的試品，且當產(chǎn)生放電時，需設(shè)法判別是哪個試品放電。

值得提出的是：由于現(xiàn)場試驗條件的限制（找到兩個相似的試品且要保證一個試品無放電不太容易），所以在現(xiàn)場平衡法比較難實現(xiàn)，另外，由于采用串聯(lián)法時，如果試品擊穿，將會對設(shè)備造成比較大的損害，所以出于對設(shè)備保護的想法，在現(xiàn)場試驗時一般采用并聯(lián)法。

采用并聯(lián)法的整個系統(tǒng)的接線原理圖。

該系統(tǒng)采用脈沖電流法檢測高壓試品的局部放電量，由控制臺控制調(diào)壓器和變壓器在試品的高壓端產(chǎn)生測試局放所需的預加電壓和測試電壓，通過無局放藕合電容器和檢測阻抗將局部放電信號取出并送至局部放電檢測儀顯示并判斷和測量。系統(tǒng)中的高壓電阻為了防止在測試過程中試品擊穿而損壞其他設(shè)備，兩個電源濾波器是將電源的干擾和整個測試系統(tǒng)分開，降低整個測試系統(tǒng)的背景干擾。

根據(jù)上述原理圖可以看出，局部放電測試的靈敏度和準確度和整個系統(tǒng)密切相關(guān)，要想順利和準確的進行局部放電測試，就必須將整個系統(tǒng)考濾周到，包括系統(tǒng)的參數(shù)選取和連接方式。另外，在現(xiàn)場試驗時，由于是驗證性試驗，高壓限流電阻可以省掉。

幾種典型試品的接線原理圖。

（1）電流互感器的局放測試接線原理圖

a電流互感器接線

（2）電壓互感器的局放測試接線原理圖

 A．工頻加壓方式接線原理圖

B．高頻加壓方式接線原理圖

為了防止電壓互感器在工頻電壓下產(chǎn)生大的勵磁電流而損壞，高壓電壓互感器一般采取自激勵的加壓方式。在電壓互感器的低壓側(cè)加一倍頻電源，在電壓互感器的高壓端感應出高壓來進行局部放電實驗。這就是通常所說的三倍頻實驗。其接線原理圖如下：

(3)高壓電容器.絕緣子的局放測試接線原理圖

(4) 發(fā)電機的局放測試接線原理圖

（5）變壓器的局部放電測試接線原理圖

我們僅僅是在原理性的總結(jié)了幾種典型試品的接線原理圖，至于各種試品的加壓方式和加壓值的多少，我們在做試驗的時侯要嚴格遵守每種試品的出廠檢驗標準或交接檢驗標準。

國網(wǎng)寧夏電力促請寧夏回族自治區(qū)政府出臺關(guān)于加快促進儲能健康有序發(fā)展的通知，為構(gòu)建寧夏風光火儲協(xié)同控制體系打好基礎(chǔ)。6月，由寧夏回族自治區(qū)政府主導、國網(wǎng)寧夏電力配合，在新能源富集的寧東、吳忠、中衛(wèi)地區(qū)先行開展了“新能源+儲能”示范應用。截至目前，寧夏已建成電網(wǎng)側(cè)共享儲能191萬千瓦。為了加大對儲能電站的監(jiān)控力度，國網(wǎng)寧夏電力開發(fā)了儲能實時監(jiān)視系統(tǒng)，全方位監(jiān)視獨立儲能電站實時充放電功率、荷電狀態(tài)，精準統(tǒng)計其歷史充放電量、充放電次數(shù)，實現(xiàn)對儲能的可觀可測。

此外，國網(wǎng)寧夏電力還不斷強化對儲能電站的調(diào)控手段，積極推動儲能電站開展自動發(fā)電控制功能部署，并與該公司調(diào)度控制中心遠程調(diào)試自動充放電功能,推動新并網(wǎng)儲能電站參與電網(wǎng)可靠運行調(diào)控。

截至目前，國網(wǎng)寧夏電力已完成13座儲能電站的聯(lián)調(diào)測試，可調(diào)節(jié)容量152萬千瓦，剩余3座聯(lián)調(diào)測試工作將于10月底前完成。屆時，寧夏已建成電網(wǎng)側(cè)儲能將全部具備參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻的能力，可調(diào)節(jié)容量達191萬千瓦，極大提升了電網(wǎng)可靠穩(wěn)定運行水平和電力保供能力。

“寧夏儲能的快速發(fā)展，可以用于電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻，彌補新能源時空分布不均衡導致電網(wǎng)調(diào)峰能力不足或火電機組備用容量不足導致電網(wǎng)調(diào)頻能力受限等短板問題，進一步提升電網(wǎng)可靠控制能力、提升電力保供水平、寧夏新能源消納水平。”

在電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻過程中，當火電備用容量充足時，由火電優(yōu)先調(diào)頻，新能源應發(fā)盡發(fā)、優(yōu)先調(diào)峰，儲能作為備用手段，靈活調(diào)整充放電狀態(tài)，提升電力保供及新能源消納能力；當火電備用容量不足時，優(yōu)先調(diào)用儲能參與調(diào)頻，具備快頻調(diào)節(jié)能力的新能源補充調(diào)頻，保障電網(wǎng)可靠。

在構(gòu)建寧夏風光火儲協(xié)同控制體系中，國網(wǎng)寧夏電力積極開展科技更新，第1次開發(fā)儲能自動發(fā)電控制模塊獨立應用技術(shù)，與原有常規(guī)火電和新能源自動發(fā)電控制模塊并列運行。該公司調(diào)度控制中心根據(jù)調(diào)度調(diào)用原則和輔助服務市場運營規(guī)則，對參與雙邊協(xié)議的新能源場站、儲能電站自動建立交易組別，實現(xiàn)對參與雙邊協(xié)議的新能源場站預測曲線、儲能電站充電曲線的實時跟蹤控制和對儲能電站充放電的精準調(diào)控，有利于該公司及時掌握新能源及儲能參與電網(wǎng)協(xié)同控制的效果。

截至8月底，寧夏電網(wǎng)儲能累計充放電電量分別為3.95億千瓦時、3.35億千瓦時，轉(zhuǎn)換效率85%，降低新能源棄電量4.03億千瓦時，新能源總利用率提升至97.57%，提升1.09個百分點。寧夏新能源富裕時段儲能極大充電電力180萬千瓦，新能源緊缺時段儲能極大放電電力146萬千瓦。

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