串聯(lián)諧振方案
SFXZ-405kVA/108kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置
發(fā)布日期：2021-08-08 點擊：3013次
簡要描述：SFXZ-405kVA/108kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置
目前在國際和國內(nèi)已有越來越多的XLPE 交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜替代原有的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯(lián)電纜投運(yùn)前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設(shè)備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。
產(chǎn)品詳細(xì)資料：
目前在國際和國內(nèi)已有越來越多的XLPE 交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜替代原有的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯(lián)電纜投運(yùn)前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設(shè)備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。近年來國際、國內(nèi)的很多研究機(jī)構(gòu)的研究成果表明直流試驗對XLPE 交聯(lián)聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究觀點認(rèn)為XLPE 結(jié)構(gòu)具有存儲積累單極性殘余電荷的能力，當(dāng)在直流試驗后，如不能有效的釋放掉直流殘余電荷，投運(yùn)后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發(fā)生擊穿。國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為，交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中，由于空間電荷效應(yīng)，絕緣中的實際電場強(qiáng)度可比電纜絕緣的工作電場強(qiáng)度高達(dá)11倍。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發(fā)生擊穿，也會引起絕緣的嚴(yán)重?fù)p傷。其次，由于施加的直流電壓場強(qiáng)分布與運(yùn)行的交流電壓場強(qiáng)分布不同。直流試驗也不能真實模擬運(yùn)行狀態(tài)下電纜承受的過電壓，并有效的發(fā)現(xiàn)電纜及電纜接頭本身和施工工藝上的缺陷。因此，使用非直流的方法對交聯(lián)電纜進(jìn)行耐壓試驗就越來越受到人們的重視。同時，各種大型變壓器的交流耐壓試驗，火力及水力發(fā)電機(jī)的交流耐壓實驗也定期進(jìn)行。這些設(shè)備的試驗要求的試驗設(shè)備容量大，通常情況下采用諧振的辦法進(jìn)行試驗，但必須是在工頻條件下或等效工頻條件下進(jìn)行。等效工頻條件一般采用45-65Hz 的頻率范圍，但很多試驗單位要求50Hz試驗電源對這類設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗。
湖北四方國瑞電力控股有限公司系列變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置主要用于10kV、35kV、110kV的交聯(lián)橡塑電力電纜，66kV、110kV、220kV 組合電器(GIS)的變頻交流耐壓試驗，水力和火力發(fā)電機(jī)或電力變壓器等的工頻交流耐壓試驗。其基本原理是采用可調(diào)節(jié)（30--300Hz）串聯(lián)諧振試驗設(shè)備與被試品電容諧振產(chǎn)生交流試驗電壓。由于電纜的電容量較大，采用傳統(tǒng)的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、且大電流的工作電源現(xiàn)場不易取得，因此一般都采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗設(shè)備。其輸入電源的容量能顯著降低，重量減輕，便于使用和運(yùn)輸。初期多采用調(diào)感式串聯(lián)諧振設(shè)備（50Hz），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現(xiàn)在大多采用變頻諧振，可以得到更高的品質(zhì)因數(shù)（Q 值），并具有自動調(diào)諧、多重保護(hù)、以及降低噪音、靈活的組合方式、單件重量輕等優(yōu)點。
產(chǎn)品別稱
串聯(lián)諧振總體介紹、串聯(lián)諧振、變頻諧振、變頻串聯(lián)諧振、串聯(lián)諧振試驗設(shè)備、串聯(lián)諧振耐壓裝置、電纜耐壓串聯(lián)諧振裝置、串聯(lián)諧振總體介紹
技術(shù)參數(shù)
電壓波形 正弦波，波形畸變率＜1.0%
輸出頻率 30～300Hz
工作制 滿功率輸出下，連續(xù)工作時間60min
品質(zhì)因素 30～80
輸入工作電源 單相380/220V±10%，50Hz
環(huán)境溫度 －10℃～+50℃
相對濕度 ＜95%，無凝露狀況
適用范圍 電纜變頻諧振裝置
發(fā)電機(jī)交流耐壓裝置
變電站電氣設(shè)備交流耐壓諧振裝置
CVT檢驗用諧振升壓裝置
產(chǎn)品特征
1、穩(wěn)定性、可靠性高。系統(tǒng)采用進(jìn)口功率元件作為功率變換的核心，電壓輸出和頻率輸出穩(wěn)定，電磁兼容設(shè)計合理，保護(hù)功能完善，經(jīng)過多次高壓直接對地短路的測試，系統(tǒng)仍然保持完好，同時系統(tǒng)也有很強(qiáng)的過載能力。
2、自動調(diào)諧功能強(qiáng)大。系統(tǒng)自動調(diào)諧時，從30Hz到300Hz自動掃頻，顯示掃頻曲線，用戶能直觀地看到系統(tǒng)調(diào)諧過程；掃頻完成后，系統(tǒng)根據(jù)掃頻初步找到的諧振頻點，在其±5Hz范圍內(nèi)以0.01Hz為分辨率進(jìn)行頻率細(xì)掃，最后鎖定諧振頻率。
3、支持多種試驗?zāi)Ｊ?。系統(tǒng)支持"自動調(diào)諧＋手動調(diào)壓"，"自動調(diào)諧＋自動調(diào)壓"，"手動調(diào)諧＋手動調(diào)壓"等試驗?zāi)Ｊ剑扑]使用"自動調(diào)諧＋手動調(diào)壓"模式，既能快速找到諧振點，又能通過手動調(diào)壓控制試驗過程，安全性更高。
4、系統(tǒng)人機(jī)交互界面友好。試驗參數(shù)設(shè)置、試驗控制、試驗結(jié)果等同屏顯示，直觀清晰，并具有自動計時及操作提示功能。全觸摸屏操作及顯示，具備試驗數(shù)據(jù)保存和查詢。
5、保護(hù)功能完善。具備零位保護(hù)(電壓輸出控制旋鈕不在零位時，禁止系統(tǒng)啟動)，過壓保護(hù)，過流保護(hù)，閃絡(luò)保護(hù)等功能，保證了系統(tǒng)的可靠性功能。
一、 滿足試品范圍
1、10kV/300mm2電纜8km的交流耐壓試驗，電容量≤3.004uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。
2、35kV/300mm2電纜3km的交流耐壓試驗，電容量≤0.5835uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。
3、35kV/6300kVA主變的交流耐壓試驗，電容量≤0.01uF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓68kV,試驗時間1min。
4、35kV開關(guān)等電氣設(shè)備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓95kV，試驗時間1min。
二、 裝置主要組成
序號 設(shè)備名稱 規(guī)格型號 單位 數(shù)量
1 變頻電源 SFXZ-22kW 臺 1
2 激勵變壓器 SFJL-22kVA/1.5/3/6kV/0.4kV 臺 1
3 高壓電抗器 SFDK-67.5kVA/27kV 臺 6
4 電容分壓器 SFFY-1000pF/110kV 套 1
5 補(bǔ)償電容器 SFBC-10000pF/80kV 套 1
三、 主要功能及特征
SFXZ系列變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置，采用調(diào)節(jié)電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現(xiàn)諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設(shè)備重量輕體積小，在國內(nèi)外得到了廣泛好評和應(yīng)用，是當(dāng)前高電壓試驗的新方法和潮流。
我公司調(diào)頻諧振裝置主要功能及其技術(shù)特點：
1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)失諧（閃絡(luò)）等保護(hù)功能，過壓過流保護(hù)值可以根據(jù)用戶需要整定，試品閃絡(luò)時閃絡(luò)保護(hù)動作并能記下閃絡(luò)電壓值，以供試驗分析。
2、整個裝置單件重量很輕，便于現(xiàn)場使用。
3、裝置具有三種工作模式：全自動模式、手動模式、自動調(diào)諧手動升壓模式；方便用戶根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇，提高試驗速度。
4、能存儲和異地打印數(shù)據(jù)，存入的數(shù)據(jù)編號是數(shù)字，方便用戶識別和查找。
5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規(guī)定范圍內(nèi)任意設(shè)定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。
6、采用DSP平臺技術(shù)，可根據(jù)用戶需要增減功能和升級，人機(jī)交換界面更為人性化。
7、所需電源容量大大減小。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產(chǎn)生高電壓和大電流的，在整個系統(tǒng)中，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。
8、設(shè)備的重量和體積大大減少。串聯(lián)諧振裝置中，省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統(tǒng)重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10-1/30。
9、有效改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。
10、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當(dāng)試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q，而用并聯(lián)諧振或者試驗變壓器做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數(shù)百倍。串聯(lián)諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。
11、不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。試品發(fā)生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復(fù)電壓的再建立過程很長，很容易在再次達(dá)到閃絡(luò)電壓前斷開電源，這種電壓的恢復(fù)過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。
四、 主要技術(shù)參數(shù)
1. 額定容量：405kVA
2. 額定電壓：27kV；54kV；108kV
3. 額定電流：15A；7.5A；2.5 A
4. 測量精度：系統(tǒng)有效值1.5級
5. 工作頻率：30-300Hz
6. 裝置輸出波形：正弦波
7. 品質(zhì)因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)
8. 波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%
9. 輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz
10. 工作時間：額定負(fù)載下允許連續(xù)60min；過壓1.1倍1分鐘
11. 溫 升：額定負(fù)載下連續(xù)運(yùn)行60min后溫升≤65K
12. 保護(hù)功能：過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)失諧（閃絡(luò)）等保護(hù)功能
13. 環(huán)境溫度：－20℃-55℃
14. 相對濕度：≤90%RH
15. 海拔高度:≤3000米
五、 裝置容量驗證
裝置容量定為405kVA，分六節(jié)電抗器，電抗器單節(jié)為67.5kVA/27kV/2.5A/50H，
驗證：1、10kV/300mm2電纜8km的交流耐壓試驗，電容量≤3.004uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。
使用電抗器六節(jié)并聯(lián)，則L=50/6=8.33H ，則：
試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√8.33×3.004×10-6)=31.82Hz
試驗電流：I=2πfCU試 =2π×31.82×3.004×10-6×22×103=13.21A
2、35kV/300mm2電纜3km電纜的交流耐壓試驗，電容量≤0.5835uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。
使用電抗器兩節(jié)串聯(lián)（互感系數(shù)1.1）三組并聯(lián)，則L=50×2×1.1/3=36.67H ，則：
試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√36.67×0.5835×10-6)=34.41Hz
試驗電流：I=2πfCU試 =2π×34.41×0.5835×10-6×52×103=6.56A
3、35kV/6300kVA主變的交流耐壓試驗，電容量≤0.01uF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓68kV,試驗時間1min。
使用六節(jié)電抗器串聯(lián)（互感系數(shù)1.3），L=50×6×1.3=390H，配10000pF/80kV補(bǔ)償電容器
試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√390×0.02×10-6)=56.99Hz
試驗電流：I=2πfCU試 =2π×56.99×0.02×10-6×68×103=0.49A
滿足實驗要求。
六、 試驗時設(shè)備組合方式
組合方式
被試品對象 電抗器選擇
（67.5kVA/27kV六節(jié)） 激勵變壓器
輸出端選擇 試驗電壓(kV)
10kV/300mm2電纜8km 使用電抗器六節(jié)并聯(lián) 1.5kV ≤22kV
35kV/300mm2電纜3km 使用電抗器兩節(jié)串聯(lián)三組并聯(lián) 3kV ≤52kV
35kV/6300kVA主變 使用電抗器六節(jié)串聯(lián)配10000pF/80kV補(bǔ)償電容器 6kV ≤68kV
35kV開關(guān)等電氣設(shè)備 使用電抗器五節(jié)串聯(lián) 6kV ≤95kV
七、 系統(tǒng)配置參數(shù)
(一) 變頻電源SFXZ-22kW 1臺
1) 額定輸出容量：22kW
2) 工作電源：220/380±10%V（單/三相），工頻
3) 輸出電壓：0–400V
4) 額定輸入電流：55A
5) 額定輸出電流：55A
6) 電壓分辨率：0.01kV
7) 電壓測量精度：1.5%
8) 頻率調(diào)節(jié)范圍：30–300Hz
9) 頻率調(diào)節(jié)分辨率：≤0.1Hz
10) 頻率穩(wěn)定度：0.1%
11) 運(yùn) 行 時 間：額定容量下連續(xù)60min
12) 溫 升：額定容量下連續(xù)運(yùn)行60min元器件最高溫度≤65K
13) 噪 聲 水 平：≤50dB
14) 尺寸（長寬高mm）：540×380×420
15) 重 量：約25kg
(二) 激勵變壓器SFJL-22kVA/1.5/3/6kV/0.4kV 1臺
1) 額定容量：22kVA
2) 輸入電壓：0-400V
3) 輸出電壓：1.5/3/6kV
4) 結(jié) 構(gòu)：干式
5) 尺寸（長寬高mm）：520×520×460
6) 重 量：約130kg
(三) 高壓電抗器SFDK-67.5kVA/27kV 6節(jié)
1) 額定容量：67.5kVA;
2) 額定電壓：27kV
3) 額定電流：2.5A
4) 電 感 量：50H/單節(jié)
5) 品質(zhì)因素：Q≥30 (f=45Hz)
6) 結(jié) 構(gòu)：干式
7) 尺寸（內(nèi)徑高mm）：?382×460
8) 重 量：約90kg
(四) 電容分壓器SFFY-1000pF/110kV 1套
1) 額定電壓：110kV
2) 高壓電容量：1000pF
3) 介質(zhì)損耗：tgσ≤0.5%
4) 分 壓 比：1500：1
5) 測量精度：有效值1.5級
6) 尺寸（內(nèi)徑高mm）：?140×1000
7) 重 量：約8kg
(五) 補(bǔ)償電容器SFBC-10000pF/80kV(出一個40kV抽頭) 1套
1) 額定電壓：80/40kV
2) 高壓電容量：10000/20000pF
3) 尺寸（內(nèi)徑高mm）：?140×1000
4) 重 量：約10kg；
八、 供貨清單
序號 設(shè) 備 名 稱 型 號 及 規(guī) 格 單位 數(shù)量
1 變頻電源 SFXZ-22kW 臺 1
2 激勵變壓器 SFJL-22kVA/1.5/3/6kV/0.4kV 臺 1
3 高壓電抗器 SFDK-67.5kVA/27kV 臺 6
4 電容分壓器 SFFY-1000pF/110kV 套 1
5 補(bǔ)償電容器 SFBC-10000pF/80kV 套 1
6 串聯(lián)諧振測試線 套 1
7 出廠檢驗報告 份 1
8 使用說明書 份 1
9 產(chǎn)品合格證 份 1
10 裝箱清單 份 1
九、 參考實驗標(biāo)準(zhǔn)
DL/T 596-1996 《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》
GB50150-2016 《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》
GB10229-88 《電抗器》
GB1094 《電力變壓器》
GB1094.1-GB1094.6-96 《外殼防護(hù)等級》
GB2900 《電工名詞術(shù)語》
GB/T16927.1~2-1997 《高電壓試驗技術(shù)》
DL/T474.4-2006 《現(xiàn)場絕緣試驗實施導(dǎo)則－交流耐壓試驗》
DL/T1015 《現(xiàn)場直流和交流耐壓試驗電壓測量系統(tǒng)的使用導(dǎo)則》
GB/T311.1-1997 《高壓輸變電設(shè)備的絕緣與配合》
GB191-2000 《包裝儲運(yùn)圖示標(biāo)志》
JB/T9641-1999 《試驗變壓器》
IEC358(1990) 《耦合電容器和電容分壓器》
GB4793-1984 《電子測量儀器安全要求》
GB/T3859.2-1993 《半導(dǎo)體變流器應(yīng)用導(dǎo)則》
GB/T2423.8-1995 《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規(guī)程》
DL/T849.6-2004 《電力設(shè)備專用測試儀器通用技術(shù)條件第6部分：高壓諧振試驗裝置》
SFXZ-405kVA/108kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置-四方國瑞電力生產(chǎn)廠家
