轨道交通 牵引供电系统 现场性能测试 解析

7项轨道交通牵引供电系统现场性能测试项目

Fluke 435 II

1. 主变压器间功率转移性能测试

项目	内容
测试目的	验证当一台主变故障或检修时，负荷能否自动、快速、平稳地转移到另一台主变，确保供电连续性。
测试原理	利用继电保护与备自投（BZT）装置逻辑，在模拟失压或跳闸后触发备用电源投入，监测切换过程中的电压、电流、时间等参数。
测试方法 （步骤）	1. 正常运行状态下记录两台主变负载情况； 2. 模拟#1主变进线失压（通过断开断路器或模拟信号）； 3. 观察备自投装置是否正确动作，将负荷切至#2主变； 4. 记录切换时间、冲击电流、母线电压跌落幅度； 5. 恢复后反向测试#2→#1切换； 6. 分析数据是否满足设计要求（如切换时间 < 2s）。
测试仪器	- 继电保护测试仪（如 ONLLY OM400） - 电能质量分析仪（如 Fluke 435 II） - 故障录波装置（如 LEMCOM SAV 2000） - SCADA 系统监控终端

2. 牵引供电变流器治理电网电压的性能测试

项目	内容
测试目的	验证变流器（如 SVG、STATCOM）在电压波动、无功变化等工况下对电网电压的调节能力。
测试原理	变流器通过动态输出感性或容性无功功率，补偿系统无功缺额，抑制电压偏差和闪变。
测试方法 （步骤）	1. 在轻载和重载条件下分别测试； 2. 设置变流器为“恒电压控制”模式； 3. 人为制造电压扰动（如切除一组电容器）； 4. 记录变流器响应速度、无功输出量、母线电压恢复曲线； 5. 对比投入前后电压波动率、THD、功率因数改善效果。
测试仪器	- 电能质量分析仪（Fluke 435、Hioki PW3390） - 功率分析仪（Yokogawa WT5000） - 数据采集系统（NI cRIO + LabVIEW） - 示波器（带差分探头，如 Tektronix MSO5）

3. 供电系统故障运行能力测试

项目	内容
测试目的	验证系统在发生短路、接地、失压等故障时，能否维持稳定运行或安全隔离，不造成大面积停电。
测试原理	模拟真实故障条件，检验保护装置动作选择性、速动性和灵敏性，评估系统“故障穿越”能力。
测试方法 （步骤）	1. 在馈线末端设置人工短路点（可调电阻）； 2. 施加低电压大电流模拟短路； 3. 触发保护动作，记录跳闸时间、故障定位精度； 4. 测试重合闸功能是否正常； 5. 验证相邻区段是否受影响（选择性）； 6. 多次重复，确保一致性。
测试仪器	- 继电保护测试仪（Vanguard VTS-6000） - 大电流发生器（如 DTL-2000A） - 故障指示器 - 故障录波仪（COMTRADE 格式输出） - 红外热像仪（检测接头过热）

4. 系统新型牵引供电变流器群无功容量测试

项目	内容
测试目的	验证多台并联运行的变流器（如 SVG 群）在不同工况下的总无功输出能力是否达到设计值。
测试原理	通过阶梯式增加无功指令，测量实际发出的无功功率（Mvar），绘制 Q-V 曲线，评估动态响应与容量裕度。
测试方法 （步骤）	1. 所有变流器投入运行，设为“无功定值”模式； 2. 从 0 开始逐步增加无功设定值（如 5 Mvar → 10 → 15…）； 3. 每档稳定 2~5 分钟，记录实际输出无功、电压、谐波； 4. 达到额定容量后反向递减，验证可逆性； 5. 检查各单元出力是否均衡。
测试仪器	- 功率分析仪（Yokogawa WT5000 或 PM6000） - 电能质量分析仪 - SCADA 监控系统（读取各单元状态） - 温度巡检仪（监测模块温升）

5. 重载变压器负荷转移能力测试

项目	内容
测试目的	验证在单台变压器接近满载或过载时，能否将部分负荷自动转移至其他变压器，防止设备损坏。
测试原理	基于 SCADA 或本地控制器判断负载率，当超过阈值（如 85%）时启动负荷调度逻辑。
测试方法 （步骤）	1. 调整运行方式使#1主变负载达 90% 以上； 2. 启动负荷转移程序（手动或自动）； 3. 观察是否有馈线被切换到#2主变； 4. 记录转移前后两台主变的有功、无功、电流； 5. 检查母线电压是否稳定，有无冲击。
测试仪器	- 电能质量分析仪 - SCADA 系统操作站 - 便携式录波仪 - 红外测温仪（检查开关触头温度）

6. 系统调节低谷负荷期间接入侧母线电压能力测试

项目	内容
测试目的	验证在夜间或轻载时段，系统能否有效抑制母线电压过高问题（常见于长距离接触网）。
测试原理	利用有载调压变压器（OLTC）、SVG 吸收无功、或投入电抗器来降低电压。
测试方法 （步骤）	1. 选择夜间列车稀少时段进行测试； 2. 记录初始母线电压（通常 >29kV）； 3. 投入 SVG 设为“吸收无功”模式； 4. 或调节 OLTC 分接头降压； 5. 观察电压是否降至 27.5±1.375kV 范围内； 6. 记录调节时间和稳态精度。
测试仪器	- 电能质量分析仪（支持长时间记录） - SCADA 系统 - 电压记录仪（如 Hioki LR8450） - 示波器（捕捉瞬态过程）

7. 变流器设备运行性能测试

项目	内容
测试目的	全面评估变流器（整流/逆变/SVG）在长期运行下的电气、热学和通信性能。
测试原理	在额定工况下持续运行，监测关键参数是否在允许范围内，判断设备稳定性。
测试方法 （步骤）	1. 将变流器投入满负荷运行（有功+无功）； 2. 连续运行 2~4 小时； 3. 每 30 分钟记录一次：直流电压、交流电流、IGBT 温度、冷却水温、效率、谐波含量； 4. 检查通信链路是否中断； 5. 停机后检查有无异常发热、振动、噪声。
测试仪器	- 功率分析仪（WT5000） - 红外热像仪（FLIR E8） - 示波器 + 电流钳（Tektronix TCP0030A） - 数据采集系统（用于温度监测） - 网络分析仪（检查通信延迟）

✅总结表格（快速查阅）

测试项目	核心仪器
1. 主变功率转移	继保仪、电能质量仪、故障录波
2. 变流器电压治理	电能质量仪、功率分析仪
3. 故障运行能力	继保仪、大电流发生器、录波仪
4. 无功容量测试	功率分析仪、SCADA
5. 负荷转移能力	电能质量仪、SCADA
6. 低谷电压调节	电能质量仪、电压记录仪
7. 变流器运行性能	功率分析仪、红外热像仪、示波器

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扩展阅读：
Fluke 435-II 电能质量分析仪 是一款高性能三相电能质量测试工具，具备以下关键功能，非常适合用于“主变功率转移”测试：

功能	支持情况	用途
✔️ 实时电压/电流/功率监测	✅	监测两台主变输出的有功、无功、视在功率
✔️ 瞬态事件捕捉（Transients）	✅	捕捉切换瞬间的电压跌落、电流冲击
✔️ 波形记录（Waveform Capture）	✅	记录毫秒级切换全过程
✔️ 趋势图（Trending）	✅	长时间记录功率变化趋势
✔️ 触发功能（Trigger）	✅	可设置电压跌落触发录波
✔️ COMTRADE 格式导出	✅	与继保系统数据对比

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测试目标与关键参数

测试目标	关键测量参数
验证备自投（BZT）是否正确动作	电压是否恢复、断路器状态（可通过辅助信号）
切换时间是否满足要求（通常 < 2s）	从失压到恢复供电的时间
是否存在大电流冲击	最大瞬时电流、浪涌电流
母线电压跌落幅度	电压暂降（Sag）深度与持续时间
负荷是否平稳转移	有功/无功功率转移曲线

测试接线方法
📌 接线位置：
在两台主变压器的低压侧出线端（27.5kV 或 10kV 母线） 安装 Fluke 435-II。
📌 所需配件：

• 3 组电压探头（标配 1000V CAT IV）
• 3 组电流钳（建议使用 i430s 或 i5500s，量程 0.1A–5000A）
• 外部 PT - Potential Transformer（也叫 Voltage Transformer, VT）（如果电压 >1000V，需通过电压互感器接入）
• 外部 CT（Current Transformer）（使用现场已有或临时安装）
  

⚠️ 注意：若为 27.5kV 系统，不可直接接入！必须通过 PT 和 CT 降压/降流后接入 Fluke 435-II。

⚠️ PT & CT使用注意事项：

要点	说明
❗ 二次侧绝不允许短路	会烧毁 PT
✅ 二次侧必须接地	安全要求
✅ 精度等级需满足测量要求	如 0.2 级用于计量，0.5 级用于保护

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PT 与 CT 对比表

项目	CT（电流互感器）	PT（电压互感器）
中文名	电流互感器	电压互感器
英文名	Current Transformer	Potential Transformer / Voltage Transformer
作用	大电流 → 小电流	高电压 → 低电压
接线方式	串联在主回路中	并联在主回路两端
标准输出	5A 或 1A	100V 或 100/√3 V
常见变比	100/5, 200/5, 2000/1 等	10000/100, 27500/100, 110000/100 等
危险操作	二次开路 → 产生高压	二次短路 → 烧毁设备
必须接地	是	是
应用场景	电流测量、继电保护、电能计量	电压测量、同期检测、电能质量分析