3000kVA/600kV变频串联谐振耐压试验装置技术方案

3000kVA/600kV变频串联谐振耐压试验装置

（技术方案）

1、 串联谐振基本原理：

1．1谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容组成LC串联回路，调节变频电源输出的电压频率，实现串并联谐振，在被试品上获得高电压，是当前高电压试验的一种新方法，深受专家好评，在国内外已经得到广泛的使用。

2、 串联谐振试验装置特点：

2．1串联谐振试验装置具有输出容量大，输出电压高、可任意组合电抗器针对不同试品的交流耐压试验。

2．2串联谐振试验装置具有体积小、重量轻、每件重量不超过50kg、特别方便野外试验。

2．3串联谐振试验装置具有保护功能好、有过压保护、过流保护、时间保护、闪络保护、过热保护、模块保护等功能。

2．4变频串联谐振试验装置具有操作简单，并具有手动和自动、半自动三档。

2．5变频串联谐振试验装置采用大屏幕、使试验数据一目了然，并可打印试验结果。

2．6变频串联谐振试验装置部分材料采用进口元器件，使设备性能更加稳定、耐用。

2．7变频串联谐振试验装置具有试品击穿后无过电压之虞，对试品的损坏相当小。

2．8变频串联谐振试验装置试验所需电源容量小，仅是工频变压器试验所需电源容量的几分之一，解决现场电源难找的问题。

3、 适用范围：

3．1满足6300mm²/110kV电缆，长度3公里的交流耐压试验。

3．2满足2500mm²/220kV电缆，长度1公里的交流耐压试验。

3．3满足220kV及以下GIS、高压开关、互感器、绝缘子等高压电器的交流耐压试验。

4、使用环境条件：

4．1 环境温度：-10℃～40℃

4．2 相对湿度：不大于90%

4．3 海拔高度：5000米以下

5、设备制造引用和执行标准

    DL/T849.6—2004      高压谐振试验装置；

GB 6450—1986        干式电力变压器；

DL/T848.2—2004       试验变压器； 

GB/10229—1988       电抗器； 

GB/T11920—1989      控制装置通用技术条件；

GB/T16927.1—1997     高电压试验技术；

IEC358—1990          耦合电容器和电容分压器。

6、设备配置一览表

6．1主要设备一览表

7、主要功能及参数：

7．1变频谐振试验装置系统参数：

7．1．1．输入电压：380V±10%   50Hz；

7．1．2．zui大试验容量：3000kVA；

7．1．3．额定输出电压：0 ~ 150kV；0 ~ 300kV；0 ~600kV；

7．1．4．额定输出电流： 40A；20A；10A；

7．1．5．谐振电压波形：正弦波、畸变率：≤0.5%；

7．1．6．输出电压不稳定度：≤0.5%；

7．1．7．输出频率范围：25～320Hz；

7．1．8．频率调节分辨率：0.01Hz；

7．1．9．品质因数Q值：额定负载下不小于50；

7．1．10．绝缘水平：1.2倍额定电压耐压1min；

7．1．11．额定电流下连续运行时间不低于60 min；

7．1．12．电压测量精度：1级；

7．1．13．噪   声：≤45dB；

7．1．14．该装置配备以下保护功能：

        设备有手动试验、自动调谐及自动试验；

过电压保护、过电流保护、放电保护、断电保护、零启动保护。

试验数据大屏幕显示、中文菜单、可打印输出、打印机为嵌入式。

7．2 变频电源：

7. 2. 1 技术参数

输入工作电源：380V±10%   50Hz           

额定输出功率：150kVA

输出电压：0～400V  

zui大输出电流：375A

输出频率：30～300Hz  

频率调节细数：0.01 Hz

不稳定度：＜0.05%

电压分辨率： 0.01kV

电压测量精度：1.5%

运 行 时 间：额定容量下连续60min

额定容量下连续运行60min元器件zu高温度≤65K;

噪 声 水 平：≤45dB

7. 2. 2 性能特点：

7. 2. 2. 1 试验模式：手动模式、半自动、自动模式。

 a．手动试验模式： 具有调压、调频、分段加压，分段计时、存取数值等功能。

b．自动试验模式：根据所设定的试验参数，自动进行调频、找谐、升压、计时、降压、切断主回路并转到试验结果界面。

7. 2. 2. 2参数显示：可显示输出频率、电压、电流、时间、设置参数、试验结果、保护信息等。

7. 2. 2. 3参数设置：可对试验电压、加压时间、试验模式、频率模式、测量分压器量程等参数进行设置或选择，有各类显示值的切换按钮，在试验过程中可根据需要任意切换显示内容。

7. 2. 2. 4保护功能及其信息提示：具备高压过压（软、硬件双重保护）低压过压、低压过流保护以及失谐保护、零位、超温、放电保护等多重保护功能，信息提示内容包括：故障报警提示，保护动作提示、操作功能提示及铺助信息提示。

7. 2. 2. 5 数据存储功能：试验结果保存、打印、回查等。

a．试验结果：手动或自动试验完毕后，在试验结果界面中可显示出试验时的详细参数，当试验发生中断时，可提示中断愿因，可将参数保存在存储器中，该存储器为非易失存储器，可保存50次试验记录。

b．数据查询：可将已保存的试验结果数据显示到屏幕上，可将数据输出打印。

7. 2. 2. 6自动稳压功能：系统根据设定的试验电压或手动升压结果，自动跟踪并维持稳定的试验电压，电压稳定度可达1%。

7. 2. 2. 7双重监控系统：即有大屏幕多重界面及数据显示，又加装指针式电压表、直观反映加压过程，独有的双重监控系统，特别符合高压试验的习惯要求。

7. 2. 2. 8双重过压保护功能：

a．过压保护自动整定功能：软件过压保护值设置不当时，系统自动修正为当次试验电压的1.1倍.

b．独立的硬件过压保护：通过面板上的编码开关整定保护值，一目了然完全由硬件独立实现过压保护功能，不受干扰，AQ可靠。

7. 2. 2. 9 分压器分节设置功能：根据配用分压器情况，正确设置分压器节数，系统自动确定对应的分压比，因此无须换算，显示屏直接读取，同时可对壹台以上不同分压器本体进行对应设置，解决了变频电源只能一对一配套分压器的难题。

7. 2. 2. 10 软件校表功能：此为隐蔽式功能，必须可提供给用户，软件完成，无须变动硬件，方便设备检验时用户自行操作校准表计。

7．3 励磁变压器（1）

7．3．1．结构形式：单相、油浸式；

7．3．2．额定容量：150kVA；

7．3．3．输入电压：400V；

7．3．4．输入电流：375A；

7．3．5．输出电压：1.2kV/2.4kV/5kV/10kV/15kV/20kV；

7．3．6．输出电流：125A/62.5A/30A/15A/10A/7.5A；

7．3．7．工作频率：30～300Hz；

7．3．8．温升：额定容量下运行60min线圈对空气的温升不大于60K；

7．3．11．性能及特点：

         a.高压侧设有氧化锌避雷器保护。

         b.绝缘耐热等级为A级，风冷式。

         c.高、低压绕组及贴芯间设有静电屏蔽层，即作为励磁变压器，又是隔离变压器。

         d.接线端子有明显标志，接地端有明显接地符号或接地biao志。

         e.铁壳式结构，外表面涂漆保护。

7．5 单台高压电抗器

7．5．1．结构形式：空心、油浸式；

7．5．2．额定容量：1500kVA；

7．5．3．额定电流：10A；

7．5．4．额电电压：300kV（中心抽头150kV）；

7．5．5．额定电感量：205H（中心抽头85H）；

7．5．6．工作频率：30～300Hz；

7．5．7．温升：额定电流下运行60min电抗器对空气的温升不大于60K；

7．5．8．性能及特点：

         a.电抗器设计采用单芯干式结构，漆包线绕组，电抗器可以自由方便叠装。环氧树脂绝缘筒外壳，具有足够的电气、机械强度，必要的散热能力以及热胀冷缩的裕度。外壳上下盖板、上下法兰均采用不导磁材料。电抗器配备可靠的起吊ZY设施，外壳为橘红色。

         b.电抗器配有均压环，均压环考虑高压电抗器叠装时的电压，采用铝合金材料，并采取防止在强磁场下短路环流时均压环发热。均压环尺寸保证在额定电压下不起晕。电抗器串联安装时上部的均压环采用双环结构。

         c.电抗器内部结构在经过正常的铁路、公路运输后相互位置不变，紧固件不松动。

7．6 电容分压器

7．6．1．结构形式：电容式；

7．6．2．额定电压：500kV（250kV/节×2）；

7．6．3．额定电容量：1500pF（3000pF/节）；

7．6．4．工作频率：30～300Hz；

7．6．5．测量精度：≤1.0%；

7．6．6．性能及特点：

         a.额定电压下可连续运行2小时。

         b.在30～300Hz范围内，其精度和稳定度保持不变。

         c.在20℃温度下电容分压器介质损耗值≤0.0025

         d.电容分压器配有支撑底架，具有足够的稳定性。

         e.电压测量通过ZY测试引线引至调频电源进行测量。

8、计算

a.  2500mm²/220kV电缆，长度1公里的交流耐压试验,等效电容量0.232uF/km,试验电压216kV，试验频率为30-300Hz，试验时间60min。

☆：使用2台电抗器并联,此时额定电感量102.5H，额定电压300kV，额定电流20A；

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√102.5×0.232×10^-6)=32.6Hz

试验电流 I=2πfCU_试=2π×32.6×0.232×10^-6×216×10³=10.3A

b.  630mm²/110kV电缆，长度3公里的交流耐压试验,等效电容量0.564uF,试验电压128kV，试验频率为30-300Hz，试验时间60min。

☆：使用2台电抗器4组中心抽头150kV/10A/85H并联,此时额定电感量21.3H，额定电压150kV，额定电流40A；

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√21.3×0.564×10^-6)=45.9Hz

试验电流 I=2πfCU_试=2π×45.9×0.564×10^-6×128×10³=21A

c.  220kV及以下GIS、高压开关、互感器、绝缘子等高压电器的交流耐压试验,zui大等效电容量0.02uF,试验电压460kV，试验频率为30-300Hz，试验时间1min。

☆：使用2台电抗器串联,此时额定电感量410H，额定电压600kV，额定电流10A；

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√410×0.02×10^-6)=55.6Hz

试验电流 I=2πfCU_试=2π×55.6×0.02×10^-6×460×10³=3.2A

总结:装置容量定为3000kVA/500kV;分2台电抗器，单台电抗器规格为300kV/10A/205H(中心抽头150kV/10A/85H)通过组合使用能满足上述被试品的试验要求。