216kVA/108kV 变频串联谐振耐压试验装置技术方案

1、 变频串联谐振试验装置特点：

1．1变频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。

1．2变频串联谐振试验装置具有体积小、重量轻、特别方便野外试验。

1．3变频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。

1．4变频串联谐振试验装置具有操作简单，并具有手动和自动两档。

1．5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。

1．6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。

1．7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。

1．8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。

2、 适用范围：

2．1目前适用范围：

2．1．1.满足400mm²/35kV电缆，长度1公里的交流耐压试验。

2．1．2.满足400mm²/10kV电缆，长度3公里的交流耐压试验。

2．1．3.满足35kV及以下母线、电压互感器及绝缘仔的交流耐压试验。

2．1．4.满足63000KVA /35kV及以下变压器的交流耐压试验。

3、设备具体配置

3.1 试验要求：

3．1．1．400mm²/35kV电缆，长度1公里的交流耐压试验，试验时间60min，试验电压52kV，试验频率30～300Hz，等效电容量为0.209uF/km。

3．1．2．400mm²/10kV电缆，长度3公里的交流耐压试验，试验时间15min，试验电压22kV，试验频率30～300Hz，等效电容量为0.418uF/km。

3．1．3．35kV母线、电压互感器及绝缘仔的交流耐压试验，试验时间1min，最高试验电压95kV，试验频率45Hz以上。最大等效电容量为0.015uF。

3．1．4．63000KVA/35kV主变的交流耐压试验，试验时间1min，试验电压68kV，试验频率45～200Hz，等效电容量为0.0248uF。

3．2 电抗器的设计：

3．2．1. 400mm²/35kV电缆,长度1公里的交流耐压试验，试验时间60min，试验电压52kV，试验频率30～300Hz，等效电容量为0. 209uF。当频率为40Hz时。

试验电流I=ωC_XU_试=2×3.14×40×0.209×52×10^-3=2.73A

对应电抗器电感量L=1/ω²C =75.8H

3．2．2. 400mm²/10kV电缆,长度3公里的交流耐压试验，试验时间15min，试验电压22kV，试验频率30～300Hz，等效电容量为0.418uF/km。当频率为40Hz时。

试验电流I=ωC_XU_试=2×3.14×40×0.418×3×22×10^-3=6.9A

对应电抗器电感量L=1/ω²C =12.6H

3．2．3. 35kV母线、电压互感器及绝缘仔的交流耐压试验，试验时间1min，最高试验电压95kV，试验频率45Hz以上。最大等效电容量为0.015uF。当频率为50Hz时。

试验电流I=ωC_XU_试=2×3.14×50×0.015×95×10^-3=0.45A

对应电抗器电感量L=1/ω²C =676H

3．2．4. 63000KVA/35kV主变的交流耐压试验，试验时间1min，试验电压68kV，试验频率45～200Hz，等效电容量为0.0248uF。当频率为50Hz时。

试验电流I=ωC_XU_试=2×3.14×50×0.0248×68×10^-3=0.53A

对应电抗器电感量L=1/ω²C =408H

3．3 电抗器的配置：

3．3．1．35kV组合电器、母线、电压互感器及绝缘仔的交流耐压试验，试验时间1min，最高试验电压95kV，为方便使用，将电抗器分四节，每节电抗器电压为27kV，每节电流为2A，每节电感量为60H。

3．4 验证：

3．4．1． 400mm²/35kV电缆,长度1公里的交流耐压试验，试验时间60min，试验电压52kV，试验频率30～300Hz，等效电容量为0. 209uF。

☆：使用4台电抗器2串2并,此时电抗器额定电感量为60H，额定电压为54kV,额定电流为4A。

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√60×0.209×10^-6)=44.9Hz

试验电流 I=2πfCU试=2π×44.9×0.209×10^-6×52×10³=3.1A

3．4．2． 400mm²/10kV电缆,长度3公里的交流耐压试验，试验时间15min，试验电压22kV，试验频率30～300Hz，等效电容量为1.254uF。

☆：使用4台电抗器并联,此时电抗器额定电感量为15H，额定电压为27kV,额定电流为8A。

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√15×1.254×10^-6)=36.7Hz

试验电流 I=2πfCU试=2π×36.7×1.254×10^-6×22×10³=6.4A

3．4．3．35kV母线、电压互感器及绝缘仔的交流耐压试验，试验时间1min，最高试验电压95kV，试验频率45Hz以上。最大等效电容量为0.015uF。

☆：使用4台电抗器串联,此时电抗器额定电感量为240H，额定电压为108kV,额定电流为2A。

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√240×0.015×10^-6)=83.9Hz

试验电流 I=2πfCU试=2π×83.9×0.015×10^-6×95×10³=0.75A

3．4．4．63000KVA/35kV主变的交流耐压试验，试验时间1min，试验电压68kV，试验频率45～200Hz，等效电容量为0.0248uF。

☆：使用4台电抗器串联,此时电抗器额定电感量为240H，额定电压为108kV,额定电流为2A。

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√240×0.0248×10^-6)=65Hz

试验电流 I=2πfCU试=2π×65×0.0248×10^-6×68×10³=0.7A

4、 设备配置一览表

5、主要功能及参数：

5．1变频谐振试验装置系统参数：

5．1．1．输入电压：380V或220V±10%   50Hz

5．1．2．额定容量：216kVA

5．1．3．额定输出电压：0 ~ 27kV、0 ~ 54kV、0 ~108kV、

5．1．4．额定输出电流：8A、4 A、2A；

5．1．5．谐振电压波形：正弦波、畸变率：≤0.5%；

5．1．6．输出电压不稳定度：≤0.5%；

5．1．7．输出频率范围：25～320Hz；

5．1．8．频率调节分辨率：0.01Hz；

5．1．9．品质因数Q值：额定负载下不小于30；

5．1．10．绝缘水平：1.2倍额定电压耐压1min；

5．1．11．额定电流下连续运行时间不低于30 min；

5．1．12．电压测量精度：1级；

5．1．13．噪   声：≤45dB；

5．1．14．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。

5．2 变频电源：

5．2．1．额定输出容量：12kVA；

5．2．2．输入电压：380V或220V±10%   50Hz；

5．2．3．额定输入电流：31.5A；

5．2．4．额定输出电压：0-400V可调、单相、输出电压不稳定度0.05%；

5．2．5．额定输出电流：30A；

5．2．6．频率调节范围：25～320Hz；

5．2．7．额定容量下连续运行60min最高温升≤60K；

5．2．8．显示以下参数：

a.放置方式:变频电源的放置为纵向和横向,特别适合现场操作及观察。

b.防震保护:内外部具备特殊减震橡胶支撑脚和保护铝箱,可有效减缓运输中的颠簸震动和吊装时的冲击。保证了变频电源的长期稳定性和可靠性。

c.参数显示：触摸或外接鼠标大屏幕液晶界面显示系统。

可显示谐振电压(即试验前设置的目标电压)、试验频率、测量频率、低压电压、低压电流、耐压时间、过压保护、过流保护、闪络保护、阶段升压及阶段计时、操作模式切换、电容，电感，频率互换计算、参数查询等, 还可显示频率曲线、电压曲线等可直观地判断当次试验谐振频率准确及稳定性。

d.参数设置：大屏幕触摸液晶彩屏和外接鼠标直接完成各种参数的设置。可对起始频率、终止频率、起始电压、阶段升压和计时、测量分压器变比、激励变变比、过压保护、过流保护、闪络保护、试验模式、电容电感频率互换计算、参数设置提示以及帮助等参数进行设置或选择。

e.试验模式：触摸屏和外接鼠标操作，有全自动、半自动、手动三种运行状态。具备升压、调谐（含手动、自动）、分段加压和计时、运行状态、模式切换、故障提示、电容电感频率互换计算功能等。

f. 保护功能及其信息提示：具备高压过压保护、低压过流、过流保护，以及失谐保护、零位、闪络保护、紧急停机、欠压保护等多重保护功能。

g.数据存储功能：试验结果保存、打印、上传、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，可提示中断状态。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。可将数据输出打印或利用设备所携带打 印机打印。

h.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1.5%。

j.调频范围及频率分辨率均可设定：调频范围可设为20～300Hz、45～100Hz、50Hz、按需设置，可加快调谐过程；频率分辨率根据需要，可预设为0.1Hz、0.05Hz、0.02Hz、或0.01Hz，在调谐效率与调谐精准度之间取得优化平衡。

     频率调节分为粗调和细调，并可自动寻找试验谐振点，保证谐振频率在整个试验过程中不发生漂移。

5．3 励磁变压器

5．3．1．结构形式：干式；

5．3．2．材质：铜制；

5．3．3．额定容量：12kVA；

5．3．4．输入电压：400V；

5．3．5．输入电流：30A；

5．3．6．输出电压：3kV/6kV；

5．3．7．额定输出电流：4A/2A；

5．3．8．工作频率：30～300Hz；

5．3．9．温升额定容量下运行60min线圈对空气的温升不大于60K；

5．4 高压电抗器

5．4．1．结构形式：干式、环氧浇铸；

5．4．2．材质：铜制

5．4．3．额定容量：54kVA；

5．4．4．额电电压：27kV；

5．4．5．额定电流：2A；

5．4．6．额定电感量：60H；

5．4．7．工作频率：30～300Hz；

5．4．8．温升：额定电流下运行60min电抗器对空气的温升不大于60K；

5．5 电容分压器

5．5．1．结构形式：电容式；

5．5．2．额定电压：108kV；

5．5．3．额定电容量：1000pF；

5．5．4．工作频率：30～300Hz；

5．5．5．测量精度：≤1.0%；

5．5．6．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.电压测量通过专用测试引线引至调频电源进行测量。

5．6 补偿电容器

5．6．1．结构形式：电容式；

5．6．2．额定电压：70kV（抽头35kV）；

5．6．3．额定电容量：20000pF（抽头40000pF）；

5．6．4．工作频率：30～300Hz；

6、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/T16927.1—1997    高电压试验技术；

IEC358—1990         耦合电容器和电容分压器。