長沙理工大學電網防災減災全國重點實驗室配電網真型試驗場,是世界上最大規模10kV真型試驗場之一,包括室內約1800平方米的10kV開關站和低壓供電系統,室外約6000平方米的架空線路、電纜線路、配電臺區和配電自動化設備。可方便開展中壓配電網和低壓供電網的各種試驗,中性點可采用各種接地方式,電容電流可高達450安培,特別適合接地故障引發的觸電和起火處置技術試驗。
10kV開關站子系統包括:10kV單母分段、28臺高壓開關柜、24個間隔、4臺1600kVA隔離變壓器、1臺315kVA調壓器、2臺1300kVA接地變壓器、2臺1000kV消弧線圈;中性點接地方式包括:消弧線圈接地、小電阻接地、消弧線圈并聯電阻接地、接地故障相快速旁路接地、有源逆變型電壓源接地和故障相電源反饋型電壓源接地。
10kV線路子系統包括:14條出線,其中4條為真實架空線路(共計約10km)、2條為真實電纜(共計13km)、8條為集中參數等效線路。該子系統可通過刀閘和柱上斷路器實現線路多種運行方式的靈活切換,可切換至10個配電臺區,臺區低壓出線安裝有電力電子負載,并可反饋回變電站,模擬正常和災害下臺區負荷的靈活調控。
10kV故障模擬子系統:配置多類型故障模擬單元,可以模擬各種接地故障、雷擊故障與覆冰斷線故障,包括:經過渡電阻接地、電纜放電、球隙放電、草地弧光、對泥土放電、對沙地放電、對水泥放電、對樹木放電等各種類型故障。故障模擬系統具備高精度控制和測量裝置,可以實現瞬時性接地故障、永久性接地故障及故障初始相角精確控制。
380V低壓供電子系統,與實際供電系統完全一致,安裝有儲能設備、分布式發電設備、充電樁、計量系統、綜合能源管理系統等,并配置有串聯電弧和并聯電弧等試驗系統,可以開展儲能、分布式電源等電氣設備的故障機理研究、各種供電安全試驗、綜合能源管理試驗、故障評估試驗及災害經濟分析。
該試驗場具有完備的二次設備,含各種保護裝置、配電自動化系統、高精度故障錄波系統、遠程監控系統;可以開展各種工況條件下的配電網一次設備和二次設備的各種試驗測試,包括:一二次融合成套柱上斷路器、環網柜、各種中性點接地裝置、各種儲能設備、各種故障指示器、電力載波裝置、配電網故障行波定位裝置、集中式或分布式選線裝置、配電保護裝置、微網控制系統、用電安全測控裝置、綜合能源管理裝置等設備的測試工作,可用于人才培養、科學研究、產品研發、產品入網試驗測試。
圖1 大規模10kV配電網真型實驗室條件
圖2 低壓配電網負載、故障模擬系統及儲能系統