專利名稱：用于產生過電壓的測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于在能量產生設備、尤其是風力渦輪機的輸出端子處產生過電壓的設備，其中該設備尤其是可以被用于在負載網絡中過電壓的情況下測試能量產生設備。
背景技術：
能量產生設備，例如風力渦輪機，產生電能并且將電能尤其是在變換到較高的輸出電壓之后饋入負載網絡(Verbrauchernetz)中，從所述負載網絡中多個負載可以提取電能。有時在負載網絡中出現以下狀態，其中電網電壓超過標稱電網電壓。在負載網絡中的這樣的過電壓可能對與負載網絡相連接的能量產生設備有負作用。例如由于負載網絡中的過電壓可能損壞能量產生設備的組件，例如風力渦輪機的轉換器或風力設備的其他電子/機械組件。
實用新型內容本實用新型所基于的任務是提供一種用于產生過電壓的設備，所述設備尤其是可以被用于關于負載網絡中的過電壓來測試能量產生設備。該任務通過獨立保護權利要求的主題來解決。本實用新型的有利的實施形式在從屬權利要求中予以描述或詳細說明。根據本實用新型的一種實施形式，提供一種用于在能量產生設備、尤其是風力渦輪機的輸出端子處產生過電壓的設備，其中所述設備具有第一電支路中的變壓器；第二電支路中的阻抗元件；和第三電支路中的第二開關，其中第一支路、第二支路和第三支路并聯在第一節點和第二節點之間，其中第一節點可以與電負載網絡連接并且第二節點可以與能量產生設備連接。所述設備可以具有用于構建第一電支路、第二電支路和第三電支路以及用于構建其他電連接的電連接線路。過電壓可以是尤其在10和40 kV之間的中壓范圍中的電壓。尤其是，過電壓可以例如處于負載網絡的標稱電網電壓的100%和150%之間，另外尤其是100%和120%之間。所述設備可以是移動設備，所述移動設備例如可以借助于車輛被運輸到測試所在地。替代地或附加地，也可以稱為HVRT設備或簡單地稱為測試設備的設備可以被安置在一個或多個海上集裝箱(seecontainern)中并且因此可以相對簡單地被用作獨立的單元。利用所述設備不僅可以執行具有在O. 02秒和60秒之間、尤其是在O. 02秒和I秒之間的持續時間的短時間測試或者也可以執行具有小時、天或者月的持續時間的長時間測試。能量產生設備的輸出端子例如可以是能量產生設備的變壓器的次級線圈。能量產生設備可以是風力渦輪機，所述風力渦輪機具有AC-DC-AC轉換器，其將可變頻率的能量流變成直流并且將直流轉換成所確定的頻率的能量流。在此，轉換器可以具有多個功率晶體管，所述功率晶體管通過脈寬調制技術來驅動，以便產生所確定的頻率(例如50Hz或60Hz)的能量流。變壓器可以具有初級側的初級線圈和次級側的次級線圈，其中初級線圈和次級線圈以感應方式互相耦合，尤其是通過鐵磁芯。阻抗元件可以提供顯示電壓與電流之比的電阻抗，尤其是交流電阻。在此，阻抗元件的阻抗可以作為頻率的復值函數來說明。阻抗例如可以在復平面中被代表為指針，其中指針的長度說明正弦形交流電壓與正弦形交流電流的幅度之比，并且在指針和實軸之間的角度說明在交流電壓和交流電流之間的相移。開關之一或開關中的一些或開關中的全部可以被實施為可控開關，所述可控開關可以借助于相應的用于切換的切換設備來驅動。測試設備可以被安裝在負載網絡和能量產生設備的變壓器之間的中壓網絡中用于測試能量產生設備。變壓器用于將施加在初級線圈處的電網電壓變換為高于電網電壓的電壓，以便因此仿真負載網絡的過電壓。第二開關可以橋接測試單元并且允許在正常運行模式下運行能量產生設備，而不以電的方式對組件加負荷。阻抗元件被設置用于在測試設備的確定的運行狀態下限制電流。尤其是，如果變壓器的初級側與變壓器的次級側電連接，則電流被限制。如果阻抗元件在第二電支路中不存在，則在該情形下非常高的平衡電流將會流動，該非常高的平衡電流可能導致變壓器的過載。尤其是，阻抗元件的阻抗可以如此被預先調整，使得最大地限制平衡電流，以便避免變壓器的過載。第二開關可以被設置，用于將能量產生設備在正常運行中與負載網絡連接，使得負載網絡的實際電壓施加在能量產生設備的輸出端子處。而為了測試能量產生設備，第二開關被打開，以便將由變壓器產生的過電壓施加到能量產生設備的輸出端子上。借助于或者也稱為HVRT測試單元的測試設備，可以關于在負載網絡中有時出現的過電壓有效地測試能量產生設備。測試設備可以既在加載模式下也在卸載模式下被運行，其中所述設備在負荷下或在無負荷情況下被運行。測試設備可以尤其是針對負載網絡的每個相單獨地被使用或切換。第一節點可以是電連接點，并且第二節點同樣可以是電連接點。根據本實用新型的一種實施形式，在第一支路中在第一節點和變壓器之間布置第四開關和/或在第二節點和變壓器之間布置第五開關。借助于第四開關和/或第五開關，變壓器可以從電網或能量產生設備上退耦。從而可以在測試模式和正常運行模式之間轉換。根據本實用新型的一種實施形式，第五開關通過第一第五開關和第二第五開關的串聯電路構成。因此，在相應地驅動第一第五開關和第二第五開關時可以在能量產生設備的輸出端子處達到或產生非常短的切換時間和從而非常短的過電壓。可以實現非常短的切換間隔并且從而可以準確地調整或減少在變壓器的初級側和次級側之間的短路的短路時間。根據本實用新型的一種實施形式，在第二支路中與阻抗元件串聯地布置第三開關。[0024]通過打開第三開關，尤其是可以將過電壓施加在能量產生設備的輸出端子處，所述過電壓由變壓器產生。在第三開關閉合時，可以在能量產生設備的輸出端子處施加正常的電網電壓。尤其是，第三開關可以通過第一第三開關和與之并聯的第二第三開關構成或實現。因此，能夠實現在I毫秒和50毫秒之間的范圍中的非常短的切換間隔和從而非常短的電壓過高。根據本實用新型的一種實施形式，所述設備另外具有第一開關，所述第一開關與第一節點連接并且可以與負載網絡連接。尤其是，第一開關可以布置在負載網絡和第一節點之間。第一開關允許將測試設備與電負載網絡退耦或者電分離。因此，測試設備可以尤其是為改建措施而被切換為無電壓的。第一開關可以同樣被用作用于集成保護的負荷開關。根據本實用新型的一種實施形式，測試設備另外具有第六開關，所述第六開關與第二節點連接并且可以與能量產生設備連接。尤其是，第六開關布置在第二節點和能量產生設備的輸出端子之間。與打開第一開關共同地，打開第六開關能夠將測試設備不僅與電負載網絡而且與能量產生設備電退耦。根據本實用新型的一種實施形式，可以調整變壓器的電壓變換比，其中變壓器在與第一節點連接的初級側和/或與第二節點連接的次級側具有多個分接。在改變電壓變換比時，可以在變壓器的次級側產生可調整的電壓，以便從而仿真負載網絡的不同的過電壓。根據一種實施形式，僅僅變壓器的次級側具有多個分接。因此可以在負載網絡中仿真大量過電壓情形。根據本實用新型的一種實施形式，設置尤其是電動的轉換開關，以便將變壓器的初級側和/或次級側的預選的分接與第一節點或第二節點電連接。電動的轉換開關尤其是可以包括電動機，該電動機可以在不同的分接之間轉換。因此能夠實現測試設備的簡單的運行。根據本實用新型的一種實施形式，構造轉換開關，以便特定于(負載網絡的)一個或多個電相來調整或定義變換比。負載網絡尤其是可以具有三個電相。因此，關于負載網絡的不同相可以對負載網絡中的過電壓進行仿真，以便測試能量產生設備的行為。根據本實用新型的一種實施形式，構造阻抗元件用于調整其阻抗，其中尤其是可以這樣進行調整，使得阻抗元件的阻抗至少近似地與變壓器的阻抗相同。因此可以實現測試設備的較大的效率。尤其是可以通過調整阻抗元件的阻抗有利地限制在變壓器的初級側和變壓器的次級側之間的平衡電流。在此，尤其是可以考慮在第一節點和變壓器的初級側之間和在變壓器的次級側和第二節點之間的連接線路的阻抗。此外，可以考慮第三開關、第四開關和第五開關的阻抗，以便適當地調整阻抗元件的阻抗。根據本實用新型的一種實施形式，所述設備此外具有切換設備，其被構造用于根據至少一個切換順序來切換設備的開關(也即第一、第二、第三、第四、第五開關和/或第六開關)中的至少一個，用以執行能量產生設備的過電壓測試。過電壓測試可以以過電壓的預先給定的高度施加過電壓預先給定的持續時間，其方式是，切換所述設備的開關中的一個或多個和/或其方式是切換所述變壓器的變換比。因此，能夠實現能量產生設備的有效的測試。[0036]根據本實用新型的一種實施形式，切換設備另外被構造，用于在具有閉合的第一開關、閉合的第二開關、閉合的第六開關、打開的第三開關、打開的第四開關和打開的第五開關的初始狀態時舉出以下切換順序閉合第三開關；打開第二開關；閉合第四開關；閉合第五開關；打開第三開關，尤其是與閉合第五開關同時地或者在閉合第五開關之后不久；在打開第三開關之后在可調整的時間之后閉合第三開關；打開第四開關和/或第五開關；閉合第二開關；和打開第三開關。因此，可以仿真能量產生設備的測試用于仿真預先給定的持續時間的負載網絡的過電壓。尤其是，如果第三開關被打開，則過電壓被施加在能量產生設備的輸出端子處。在此，過電壓的持續時間通過在打開第三開關之后的可調整的時間給出或可以由此導出。當在切換順序末尾處在打開第三開關之后，再次建立最初狀態，其中能量產生設備的輸出端子與電負載網絡連接，以便能夠在能量產生設備的正常運行中將電能饋入到負載網絡中。根據本實用新型的一種實施形式，所述設備被構造用于通過操縱轉換開關而逐步提高變壓器的次級側的電壓。例如，可能產生階梯狀上升的過電壓，以便達到過電壓的最大值。尤其是可能(從最大過電壓中)產生逐級下降的過電壓，以便能夠仍更有效地在過電壓方面來測試能量產生設備。根據本實用新型的一種實施形式，切換設備另外被構造，用于特定于至少兩個(尤其是三個)電相來切換變壓器的轉換開關，以便在設備連接到負載網絡上時在第二節點處獲得與相有關的不同的過電壓。因此，尤其是可以仿真在負載網絡中實際中可能出現的情形。因此，進一步改善能量產生設備的能測試性。
本實用新型的其他優點和特征從目前優選的實施形式的下面的示例性描述中得出。該申請的附圖的唯各個圖應該僅僅被看作示意性的并且被看作不按正確比例的。本實用新型現在參考附圖來闡明。本實用新型不局限于所示的或所述的實施形式。圖1示意性示出根據本實用新型的一種實施形式的測試設備100的框圖。圖2示意性示出根據本實用新型的一種實施形式的另一測試設備200。圖3通過兩個曲線示意性示出阻抗元件的作用。圖4和5示意性示出根據本實用新型的實施形式的過電壓的時間走向。
具體實施方式
圖1示意性示出根據本實用新型的一種實施形式的測試設備100的框圖。測試設備100布置在電負載網絡101和能量產生設備的輸出端子103之間，所述能量產生設備包括風力渦輪機105和風力渦輪機變壓器109，其中風力渦輪機的輸出端子107與風力渦輪機變壓器109連接，其輸出端子構成所構成的能量產生設備的輸出端子103。測試設備100在第一電支路113中具有變壓器111。另外測試設備100在第二電支路117中具有阻抗元件115 (Zcl)0另外測試設備100在第三電支路121中具有第二開關 119。第一支路、第二支路、第三支路113、117、121彼此并聯而且并聯在第一節點123和第二節點125之間。第一節點123經由第一開關127與負載網絡101連接。第二節點125經由第六開關129與能量產生設備106的輸出端子103連接。在第一支路113中，在第一節點123和變壓器111的初級側110之間布置第四開關131。另外，在第一支路113中在第二節點125與變壓器111的次級側112之間布置第五開關133。在第二支路117中，與阻抗元件115串聯地布置第三開關135。在此情況下，第三 開關135或者可以布置在阻抗元件115和第二節點125之間，如在圖1中所示，或者布置在第一節點123和阻抗元件115之間。在圖1中所示的變壓器111在其次級側112具有多個分接114，所述分接可選地可以經由轉換開關116與第二節點125連接。圖2示意性示出根據本實用新型的一種實施形式的另一測試設備200。在結構和/或功能上與在圖1中所示的元件類似的元件在圖2中以僅僅在第一數字方面不同的附圖標記表示。類似的元件的詳述的描述因此可以從對圖1的描述中得知。與在圖1中所示的實施形式區別，在圖2中所示的實施形式中第三開關235包括第一第三開關234和第二第三開關236，其彼此并聯以便能夠實現更快速或更短的切換時間。與在圖1中所示的實施形式不同，第五開關233包括第一第五開關230和第二第五開關232，其串聯，以便能夠實現更快速的開關時間。與在圖1中所示的實施形式不同，在圖2所示的實施形式的變壓器211也在其初級側210包括多個分接208，所述分接可以借助于轉換開關206可選地與第一節點223連接，以便從而能夠調整變壓器211的電壓變換比。根據本實用新型的一種實施形式，在圖1和2中所示的測試設備100和200被構造，來執行表格I中的下面的切換順序用于測試能量產生設備106、206 表格I
權利要求1.用于在能量產生設備(106，206)、尤其是風力渦輪機的輸出端子(103，203)處產生過電壓的設備(100，200)，其特征在于，所述設備具有第一電支路(113，213)中的變壓器(111，211)；第二電支路(117，217)中的阻抗元件(115，215);和第三電支路(121，221)中的第二開關(119，219)，其中第一支路、第二支路和第三支路并聯在第一節點(123，223)和第二節點(125， 225)之間，其中第一節點能夠與電負載網絡(101，201)連接并且第二節點能夠與能量產生設備 (106,206)連接。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于，在第一支路中在第一節點和變壓器之間布置第四開關(131，231)和/或在第二節點和變壓器之間布置第五開關(133，233)。
3.根據權利要求2所述的設備，其特征在于，第五開關(233)通過第一第五開關(230) 和第二第五開關(232)的串聯電路構成。
4.根據權利要求1-3之一所述的設備，其特征在于，在第二支路中與阻抗元件串聯地布置第三開關(135，235)，所述第三開關尤其是通過第一第三開關(234)和第二第三開關 (236)的并聯電路構成。
5.根據權利要求1-3之一所述的設備，其特征在于，另外具有第一開關(127，227)，所述第一開關與第一節點連接并且能夠與負載網絡連接。
6.根據權利要求1-3之一所述的設備，其特征在于，另外具有第六開關(129，229)，所述第六開關與第二節點連接并且能夠與能量產生設備連接。
7.根據權利要求1-3之一所述的設備，其特征在于，能夠調整變壓器的電壓變換比，其中變壓器在與第一節點連接的初級側(110，210)和/或在與第二節點連接的次級側(112， 212)具有多個分接(114，214，208)。
8.根據權利要求7所述的設備，其特征在于，設置尤其是電動的轉換開關(116，216， 208)，以便將變壓器的初級側和/或次級側的預選的一個或多個分接(114，214，208)與第一節點或第二節點電連接。
9.根據權利要求7所述的設備，其特征在于，轉換開關被構造，用于對一個或多個電相特定地來定義變換比。
10.根據權利要求1-3之一所述的設備，其特征在于，阻抗元件(115，215)被構造用于調整其阻抗，其中尤其是這樣進行調整，使得阻抗元件的阻抗與變壓器(111，211)的阻抗相同。
11.根據權利要求1-3之一所述的設備，其特征在于，另外具有切換設備，所述切換設備被構造用于根據至少一個切換順序來切換所述設備的開關中的至少一個，以便執行能量產生設備的過電壓測試。
12.根據權利要求11所述的設備，其特征在于，所述切換設備另外被構造用于在具有閉合的第一開關、閉合的第二開關、閉合的第六開關、打開的第三開關、打開的第四開關和打開的第五開關的初始狀態情況下舉出以下切換順序閉合第三開關；打開第二開關；閉合第四開關；閉合第五開關；打開第三開關，尤其是與閉合第五開關同時地或在閉合第五開關之后不久；在打開第三開關之后在可調整的時間之后閉合第三開關；打開第四開關和/或第五開關；閉合第二開關；和打開第三開關。
13.根據權利要求11所述的設備，其特征在于，所述設備被構造用于通過操縱轉換開關(116，216，206)來逐步提高(Ul)變壓器的次級側的電壓。
14.根據權利要求11所述的設備，其特征在于，所述切換設備另外被構造，用于對至少兩個電相特定地來切換變壓器的轉換開關，以便在所述設備連接到負載網絡上時在第二節點處獲得與相有關的不同的過電壓。
專利摘要提供一種用于在能量產生設備(106，206)、尤其是風力渦輪機的輸出端子(103，203)處產生過電壓的設備(100，200)，其中所述設備具有第一電支路(113，213)中的變壓器(111，211)；第二電支路(117，217)中的阻抗元件(115，215)；和第三電支路(121，221)中的第二開關(119，219)，其中第一支路、第二支路和第三支路并聯在第一節點(123，223)和第二節點(125，225)之間，其中第一節點能夠與電負載網絡(101，201)連接并且第二節點能夠與能量產生設備(106，206)連接。
文檔編號G01R19/165GK202837382SQ201220128509
公開日2013年3月27日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年2月2日
發明者T.德雷耶, R.克魯澤 申請人:西門子公司