串聯(lián)諧振方案
SXZ-405kVA/270kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置
發(fā)布日期：2021-08-08 點(diǎn)擊：5029次
SXZ-405kVA/270kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置-四方國(guó)瑞電力生產(chǎn)廠家
簡(jiǎn)要描述：
目前在國(guó)際和國(guó)內(nèi)已有越來(lái)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(yàn)手段上由于被試容量大和試驗(yàn)設(shè)備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗(yàn)方法。
產(chǎn)品詳細(xì)資料：
目前在國(guó)際和國(guó)內(nèi)已有越來(lái)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(yàn)手段上由于被試容量大和試驗(yàn)設(shè)備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗(yàn)方法。近年來(lái)國(guó)際、國(guó)內(nèi)的很多研究機(jī)構(gòu)的研究成果表明直流試驗(yàn)對(duì)XLPE 交聯(lián)聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究觀點(diǎn)認(rèn)為XLPE 結(jié)構(gòu)具有存儲(chǔ)積累單極性殘余電荷的能力，當(dāng)在直流試驗(yàn)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(guó)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(yàn)中，由于空間電荷效應(yīng)，絕緣中的實(shí)際電場(chǎng)強(qiáng)度可比電纜絕緣的工作電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)11倍。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜即使通過(guò)了直流試驗(yàn)不發(fā)生擊穿，也會(huì)引起絕緣的嚴(yán)重?fù)p傷。其次，由于施加的直流電壓場(chǎng)強(qiáng)分布與運(yùn)行的交流電壓場(chǎng)強(qiáng)分布不同。直流試驗(yàn)也不能真實(shí)模擬運(yùn)行狀態(tài)下電纜承受的過(guò)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(duì)交聯(lián)電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)就越來(lái)越受到人們的重視。同時(shí)，各種大型變壓器的交流耐壓試驗(yàn)，火力及水力發(fā)電機(jī)的交流耐壓實(shí)驗(yàn)也定期進(jìn)行。這些設(shè)備的試驗(yàn)要求的試驗(yàn)設(shè)備容量大，通常情況下采用諧振的辦法進(jìn)行試驗(yàn)，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(yàn)單位要求50Hz試驗(yàn)電源對(duì)這類設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。
湖北四方國(guó)瑞電力控股有限公司系列串聯(lián)變頻自動(dòng)諧振試驗(yàn)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(yàn)，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(yàn)。其基本原理是采用可調(diào)節(jié)（30--300Hz）串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備與被試品電容諧振產(chǎn)生交流試驗(yàn)電壓。由于電纜的電容量較大，采用傳統(tǒng)的工頻試驗(yàn)變壓器很笨重、龐大、且大電流的工作電源現(xiàn)場(chǎng)不易取得，因此一般都采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)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(dòng)化程度差、噪音大等缺點(diǎn)。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(dòng)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(diǎn)。
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(yàn)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(shí)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(duì)濕度 ＜95%，無(wú)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(yàn)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(jì)合理，保護(hù)功能完善，經(jīng)過(guò)多次高壓直接對(duì)地短路的測(cè)試，系統(tǒng)仍然保持完好，同時(shí)系統(tǒng)也有很強(qiáng)的過(guò)載能力。
2、自動(dòng)調(diào)諧功能強(qiáng)大。系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)諧時(shí)，從30Hz到300Hz自動(dòng)掃頻，顯示掃頻曲線，用戶能直觀地看到系統(tǒng)調(diào)諧過(guò)程；掃頻完成后，系統(tǒng)根據(jù)掃頻初步找到的諧振頻點(diǎn)，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(yàn)?zāi)Ｊ?。系統(tǒng)支持"自動(dòng)調(diào)諧＋手動(dòng)調(diào)壓"，"自動(dòng)調(diào)諧＋自動(dòng)調(diào)壓"，"手動(dòng)調(diào)諧＋手動(dòng)調(diào)壓"等試驗(yàn)?zāi)Ｊ剑扑]使用"自動(dòng)調(diào)諧＋手動(dòng)調(diào)壓"模式，既能快速找到諧振點(diǎn)，又能通過(guò)手動(dòng)調(diào)壓控制試驗(yàn)過(guò)程，安全性更高。
4、系統(tǒng)人機(jī)交互界面友好。試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置、試驗(yàn)控制、試驗(yàn)結(jié)果等同屏顯示，直觀清晰，并具有自動(dòng)計(jì)時(shí)及操作提示功能。全觸摸屏操作及顯示，具備試驗(yàn)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(shí)，禁止系統(tǒng)啟動(dòng))，過(guò)壓保護(hù)，過(guò)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。
SXZ-405kVA/270kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置產(chǎn)品技術(shù)方案
一、 滿足試品范圍
1、10kV/300mm2電纜4.5km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤1.6897uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓22kV，試驗(yàn)時(shí)間5min。
2、35kV/300mm2電纜2km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.389uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓52kV，試驗(yàn)時(shí)間60min。
3、110kV/300mm2電纜0.5km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.0735uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓128kV，試驗(yàn)時(shí)間60min。
4、110kV/120MVA主變?nèi)^緣交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.02uF，試驗(yàn)頻率45-65Hz，試驗(yàn)電壓不超過(guò)160kV，試驗(yàn)時(shí)間1min。
5、110kV電壓等級(jí)開(kāi)關(guān)等電氣設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓不超過(guò)265kV，試驗(yàn)時(shí)間1min。
二、 裝置主要組成
序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格型號(hào) 單位 數(shù)量
1 變頻電源 SFXZ-18kW 臺(tái) 1
2 激勵(lì)變壓器 SFJL-18kVA/4/8/16kV/0.4kV 臺(tái) 1
3 高壓電抗器 SFDK-67.5kVA/45kV 臺(tái) 6
4 電容分壓器 SFFY-500pF/270kV 套 1
三、 主要功能及特征
SFXZ系列變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)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(shí)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(guó)內(nèi)外得到了廣泛好評(píng)和應(yīng)用，是當(dāng)前高電壓試驗(yàn)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(diǎn)：
1、裝置具有過(guò)壓、過(guò)流、零位啟動(dòng)、系統(tǒng)失諧（閃絡(luò)）等保護(hù)功能，過(guò)壓過(guò)流保護(hù)值可以根據(jù)用戶需要整定，試品閃絡(luò)時(shí)閃絡(luò)保護(hù)動(dòng)作并能記下閃絡(luò)電壓值，以供試驗(yàn)分析。
2、整個(gè)裝置單件重量很輕，便于現(xiàn)場(chǎng)使用。
3、裝置具有三種工作模式：全自動(dòng)模式、手動(dòng)模式、自動(dòng)調(diào)諧手動(dòng)升壓模式；方便用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活選擇，提高試驗(yàn)速度。
4、能存儲(chǔ)和異地打印數(shù)據(jù)，存入的數(shù)據(jù)編號(hào)是數(shù)字，方便用戶識(shí)別和查找。
5、裝置自動(dòng)掃頻時(shí)頻率起點(diǎn)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(shí)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(diǎn)。
6、采用DSP平臺(tái)技術(shù)，可根據(jù)用戶需要增減功能和升級(jí)，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(gè)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(yàn)所需的電源功率只有試驗(yàn)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(yàn)變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗(yàn)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(yàn)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(duì)試品的誤擊穿。
10、防止大的短路電流燒傷故障點(diǎn)。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當(dāng)試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的1/Q，而用并聯(lián)諧振或者試驗(yàn)變壓器做耐壓試驗(yàn)時(shí)，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(diǎn)，又不存在大的短路電流燒傷故障點(diǎn)的憂患。
11、不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過(guò)電壓。試品發(fā)生擊穿時(shí)，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(guò)程很長(zhǎng)，很容易在再次達(dá)到閃絡(luò)電壓前斷開(kāi)電源，這種電壓的恢復(fù)過(guò)程是一種能量積累的間歇振蕩過(guò)程，其過(guò)程長(zhǎng)，而且不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過(guò)電壓。
四、 主要技術(shù)參數(shù)
1. 額定容量：405kVA
2. 額定電壓：45kV；90kV；135kV；270kV
3. 額定電流：9A；4.5A；3A；1.5A
4. 測(cè)量精度：系統(tǒng)有效值1.5級(jí)
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：?jiǎn)蜗?20或三相380V電壓，頻率為50Hz
10. 工作時(shí)間：額定負(fù)載下允許連續(xù)60min；過(guò)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(guò)壓、過(guò)流、零位啟動(dòng)、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(duì)濕度：≤90%RH
15. 海拔高度:≤3000米
五、 裝置容量驗(yàn)證
裝置容量定為405kVA，分六節(jié)電抗器，電抗器單節(jié)為67.5kVA/45kV/1.5A/90H，
驗(yàn)證：1、10kV/300mm2電纜4.5km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤1.6897uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓22kV，試驗(yàn)時(shí)間5min。
使用電抗器六節(jié)并聯(lián)，則L=90/6=15H ，則：
試驗(yàn)頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√15×1.6897×10-6)=31.61Hz
試驗(yàn)電流：I=2πfCU試 =2π×31.61×1.6897×10-6×22×103=7.38A
2、35kV/300mm2電纜2km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.389uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓52kV，試驗(yàn)時(shí)間60min。
使用電抗器兩節(jié)串聯(lián)（互感系數(shù)1.15）三組并聯(lián)，則L=90×2×1.15/3=69H ，則：
試驗(yàn)頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√69×0.389×10-6)=30.72Hz
試驗(yàn)電流：I=2πfCU試 =2π×30.72×0.389×10-6×52×103=3.9A
3、110kV/300mm2電纜0.5km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.0735uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓128kV，試驗(yàn)時(shí)間60min。
使用電抗器三節(jié)串聯(lián)（互感系數(shù)1.15）兩組并聯(lián)，則L=90×3×1.2/2=162H ，則：
試驗(yàn)頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√162×0.0735×10-6)=46.12Hz
試驗(yàn)電流：I=2πfCU試 =2π×46.12×0.0735×10-6×128×103=2.79A
4、110kV/120MVA主變?nèi)^緣交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.02uF，試驗(yàn)頻率45-65Hz，試驗(yàn)電壓不超過(guò)160kV，試驗(yàn)時(shí)間1min。
使用電抗器四節(jié)串聯(lián)（互感系數(shù)1.25），則L=90×4×1.25=450H ，則：
試驗(yàn)頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√450×0.02×10-6)=53.05Hz
試驗(yàn)電流：I=2πfCU試 =2π×53.05×0.02×10-6×160×103=1.07A
滿足實(shí)驗(yàn)要求。
六、 試驗(yàn)時(shí)設(shè)備組合方式
組合方式
被試品對(duì)象 電抗器選擇
（67.5kVA/45kV六節(jié)） 激勵(lì)變壓器
輸出端選擇 試驗(yàn)電壓(kV)
10kV/300mm2電纜4.5km 使用電抗器六節(jié)并聯(lián)（其中三節(jié)電抗器接地） 4kV ≤22kV
35kV/300mm2電纜2km 使用電抗器兩節(jié)串聯(lián)三組并聯(lián) 4kV ≤52kV
110kV/300mm2電纜0.5km 使用電抗器三節(jié)串聯(lián)兩組并聯(lián) 4kV ≤128kV
110kV/120MVA主變?nèi)^緣 使用電抗器四節(jié)串聯(lián) 8kV ≤160kV
110kV電壓等級(jí)開(kāi)關(guān)等電氣設(shè)備 使用電抗器六節(jié)串聯(lián) 16kV ≤265kV
七、 系統(tǒng)配置參數(shù)
(一) 變頻電源SFXZ-18kW 1臺(tái)
1) 額定輸出容量：18kW
2) 工作電源：220/380±10%V（三相），工頻
3) 輸出電壓：0–400V
4) 額定輸入電流：45A
5) 額定輸出電流：45A
6) 電壓分辨率：0.01kV
7) 電壓測(cè)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(shí) 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(zhǎng)寬高mm）：540×380×420
15) 重 量：約25kg
(二) 激勵(lì)變壓器SFJL-18kVA/4/8/16kV/0.4kV 1臺(tái)
1) 額定容量：18kVA
2) 輸入電壓：0-400V
3) 輸出電壓：4/8/16kV
4) 結(jié) 構(gòu)：干式
5) 尺寸（長(zhǎng)寬高mm）：520×520×460
6) 重 量：約150kg
(三) 高壓電抗器SFDK-67.5kVA/45kV 6節(jié)
1) 額定容量：67.5kVA;
2) 額定電壓：45kV
3) 額定電流：1.5A
4) 電 感 量：90H/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）：?342×435
8) 重 量：約85kg
(四) 電容分壓器SFFY-500pF/270kV 1套
1) 額定電壓：270kV
2) 高壓電容量：500pF
3) 介質(zhì)損耗：tgσ≤0.5%
4) 分 壓 比：3000：1
5) 測(cè)量精度：有效值1.5級(jí)
6) 尺寸（內(nèi)徑高mm）：?140×1000
7) 重 量：約8kg
八、 供貨清單
序號(hào) 設(shè) 備 名 稱 型 號(hào) 及 規(guī) 格 單位 數(shù)量
1 變頻電源 SFXZ-18kW 臺(tái) 1
2 激勵(lì)變壓器 SFJL-18kVA/4/8/16kV/0.4kV 臺(tái) 1
3 高壓電抗器 SFDK-67.5kVA/45kV 臺(tái) 6
4 電容分壓器 SFFY-500pF/270kV 套 1
5 串聯(lián)諧振測(cè)試線 套 1
6 出廠檢驗(yàn)報(bào)告 份 1
7 使用說(shuō)明書 份 1
8 產(chǎn)品合格證 份 1
9 裝箱清單 份 1
九、 參考實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)
DL/T 596-1996 《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》
GB50150-2016 《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)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(jí)》
GB2900 《電工名詞術(shù)語(yǔ)》
GB/T16927.1~2-1997 《高電壓試驗(yàn)技術(shù)》
DL/T474.4-2006 《現(xiàn)場(chǎng)絕緣試驗(yàn)實(shí)施導(dǎo)則－交流耐壓試驗(yàn)》
DL/T1015 《現(xiàn)場(chǎng)直流和交流耐壓試驗(yàn)電壓測(cè)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(chǔ)運(yùn)圖示標(biāo)志》
JB/T9641-1999 《試驗(yàn)變壓器》
IEC358(1990) 《耦合電容器和電容分壓器》
GB4793-1984 《電子測(cè)量?jī)x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(yàn)規(guī)程》
DL/T849.6-2004 《電力設(shè)備專用測(cè)試儀器通用技術(shù)條件第6部分：高壓諧振試驗(yàn)裝置》
SXZ-405kVA/270kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置-四方國(guó)瑞電力生產(chǎn)廠家
