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電力技術

變頻串聯諧振裝置（電科院）

時間：2022-11-24

中試控股技術研究院魯工為您講解：變頻串聯諧振裝置（電科院）

ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

| 參考標準：DL/T 474.4-2018

簡易讀懂：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置可以做什么?
變頻串聯諧振成套耐壓試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗，主要針對電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、隔離開關、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗。

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ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置組成部分：變頻電源主機、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器、補償電容器、測試附件組成。適用電壓等級：6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV，也可以定制不同的電壓等級規格。

如何選擇合適的變頻串聯諧振耐壓試驗裝置？
為了選對規格，請提供以下技術參數
1、電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質（中性點耐壓或全絕緣耐壓）單相對地電容量；
2、電力電纜：電壓等級，大長度，截面積；
3、發電機、電動機：電壓等級（出口電壓或稱工作電壓），試驗電壓（耐壓值）單相對地電容量范圍（如0.2-0.55uF等）；
4、開關、絕緣子、PT、CT、絕緣工器具、母線：電壓等級（或稱工作電壓）；試驗電壓（耐壓值）；
5、CVT效驗：電壓等級或稱工作電壓，試驗電壓（耐壓值）電容量范圍（如0.005-0.02uF）。

ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
一、適用范圍
1．35kV，300平方毫米交聯電纜3000m，電容量≤0.59μF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV。
2、10kV，300平方毫米交聯電纜6000m，電容量≤2.3μF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV。
3.10kV/1000kVA變壓器的交流耐壓試驗，電容量≤0.01μF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓不超過35kV。
5.10kv,35kv所有被試品
6. 環境溫度：－150C –45 0C;
7. 相對濕度：≤90%RH;
8. 海拔高度: ≤2500米；
二、系統主要性能及參數
1、電源電壓： 380V±10%、50Hz；
2、額定容量： 405KVA；
3、輸出電壓： 54KV，
4、輸出電流： 2.5A. 5A 7.5A
5、輸出電壓波形: 正弦波；
6、輸出電壓波形畸變率: ≤0.5% ；
7、允許連續工作時間：額定輸出電流下持續運行時間為60分鐘；
8、輸出頻率范圍: 30～300Hz ；
9、品質因數: ≥30
10、系統噪聲: ≤60db
11、系統測量精度: 1.0級
12、頻率分辨率: 0.01Hz
13、頻率不穩定度: ≤0.05%
14、環境溫度： -25℃～ +55℃
相對濕度: ≤90%
海拔高度: ≤2000m
15、具備手動試驗/自動調諧/自動試驗模式。
16、具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率等。
17、具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能。
18 具備過電壓、過電流、過熱保護功能。
19、具備閃絡保護功能,在試品發生閃絡時諧振回路失諧,電源立即停止輸出,屏幕提示“試驗失敗”及相關信息。
20、具備各種數據打印功能。
三、設備制造遵循的國家標準和行業標準
GB7328-87 << 變壓器和電抗器的聲級測量>>
GB1094 <<電力變壓器>>
GB/T16927.1-2-1997 <<高電壓試驗技術>>
ZBK41006-89 <<試驗變壓器>>
GB4208 <<外殼防護等級>>
GB2900 <<電工名詞術語>>
GB5273 <<變壓器、高壓電器和套管的端子>>
GB191 <<包裝儲運標志>>
GB10327 <<電力變壓器絕緣水平和絕緣試驗外絕緣自空氣間隙》
GB10229-88 <<電抗器>>
IEC358(1990) <<耦合電容器和電容分壓器>>
IEC1000 <<電磁兼容性>>
GB4793-1984 電子測量儀器安全要求
四、系統配置及具體參數
1、變頻控制電源20KW 1臺
a) 變頻控制電源采用高壓耐壓試驗專用變頻電源,采用一體化設計,控制電源本體具備調頻、調壓、控制、保護等功能。
b) 額定輸出容量: 20KW
c) 工作電源: 交流220V、50Hz 。
d) 輸出電壓: 0～500V可調。
e) 輸出電壓不穩定度≤0.05%
f) 最大輸出電流: 40A
g) 輸出波形:正弦波, 波形畸變率:≤0.5%
h) 頻率調節范圍: 30～300Hz
頻率調節分辨率: 0.001 Hz
i) 連續運行時間: 大于1小時
j) 噪聲水平:≤ 60dB
k) 變頻電源采用高性能專用微機控制電壓、頻率調節
l) 變頻電源配備專用引線和插頭與其他設備進行連接。
m) 保護：具有過壓、過流、過熱、放電保護功能。
n) 具備手動試驗/自動調諧/自動試驗三種模式,并可任意切換。
具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率、勵磁電流、勵磁電壓、試驗時間等。
具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能及各種數據打印功能。
O) 重量： 26Kg
2、勵磁變壓器20KVA 1臺
a) 額定容量: 20KVA
b) 輸入電壓: 500V
c) 輸出電壓： 1.5KV; 3KV；5KV
d) 工作頻率范圍： 30～300Hz
e) 連續運行時間: 大于1小時
f) 電壓比測量誤差: 小于1%
g) 結構：采用干式結構,絕緣耐熱等級H級,滿足干式變壓器國家規范要求；
高﹑低壓繞組間和鐵芯設靜電屏蔽,既作為勵磁變,又是隔離變；
內置過電壓保護,防止擊穿反擊。
h) 重量： 50Kg ;
3、高壓電抗器67.5/27 6臺
a) 額定容量： 67.5KVA
b) 額定電壓： 27KV
c) 額定電流： 2.5A
e) 品質因素： Q≥30
f) 結構：干式；
g) 重量： 60Kg/臺
h) 連續運行時間：≥ 1小時
4、電容分壓器 60/0.001 1臺
a) 額定電壓： 60KV
b) 工作頻率： 30～300Hz
c) 分壓比： 1000：1
d) 分壓比誤差： ≤1%,
e) 測量精度：交流有效值1.0級
f) 介質損耗： tgδ≤0.5% ;
g) 重量： 10Kg
h)高﹑低壓臂的電容采用一致的介質結構,溫度系數小,角位移小,在30-300HZ內分壓比不變。
五、供貨清單一覽表
1、變頻電源 20KW 臺 1
2、勵磁變壓器 20KVA 臺 1
3、高壓電抗器 67.5/27(27KV/2.5A) 臺 6
4、電容分壓器 60/0.00（60KV）臺 1
5、附件測試線一套套 1
六、出廠檢驗
本裝置出廠前，對各組成單元設備及成套裝置分別按下列試驗項目進行出廠前試驗，試驗結果完全符合協議及以下標準要求后方可出廠。
1、變頻電源
1）絕緣電阻測試
2）耐壓試驗：2000V，1分鐘
3）負載試驗：在滿負荷下，各器件的溫升不大于45K 。
2、勵磁變壓器
1）直流電阻測量
2）變比測量
3）空載電流及空載損耗
4）短路阻抗和負載損耗
5）絕緣電阻測試
6）溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
3、電抗器試驗
1）直流電阻測量
2）電感量測量
3）交流耐壓試驗
溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
4、成套裝置試驗
（1）耐壓試驗：1.1額定電壓下，耐壓1min；
（2）短路試驗：電壓為0.5U，0.8U，1.0U的條件下，將高壓輸出突發短路3次，保護裝置可靠動作，各單元完好。
（3）噪音小于60dB；

ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置：就是做耐壓試驗的設備，它是為了滿足大容量的被試品要求而研發的設備。它是一套組合設備，為了耐壓試驗能順利準確地進行，針對不同被試品，串聯諧振裝置的組件是不同的。所以請務必準確選型，技術部為您量身制定選型方案。

中試控股ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置產品適用性好，實用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企業以及電力工作者信賴的好伙伴。

中試控股踐行“精細制造，深耕技術”產出ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置優質產品能夠在市場中贏得用戶信賴,樹立中試控股新形象打下了堅實的根底。

ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

國際大電網會議(CIGRE)21.09工作組的建議導則提出高壓擠包絕緣電纜的現場試驗采用串聯諧振試驗系統,頻率范圍為30～300Hz。并在1997年發表的題為“高壓橡塑電纜系統敷設后的試驗”的總結報告中明確指出以下3條。

①由于直流電場強度按電阻率分布,而電阻率受溫度等影響較大,同時耐壓試驗過程中,終端頭的外部閃絡引起的行波可能造成絕緣損壞。

②直流耐壓試驗在很高電壓下,難以檢出相間的絕緣缺陷。

③直流電壓本身容易在電纜內部集起空間電荷,引起電纜附件沿絕緣閃絡,因波過程還會產生過電壓,這些現象迭加在一起,使局部電場增強,容易形成絕緣弱點,在試驗過程中可能導致絕緣擊穿,并可能在運行中引起事故。

很多電纜在交接試驗中按GB50150-2006標準進行直流耐壓試驗順利進行,但投運不久就發生絕緣擊穿事故,正常運行的電纜被直流耐壓試驗損壞的情況也時有發生。交流耐壓試驗因其電場分布符合運行實際情況,故對電纜的試驗最為有效。

通常交流電力電纜的電容量較大,試驗電流也很大,調感式設備的體積將非常巨大并且電感調節也很困難,而調頻式裝置則靈活性更強,更易于實現。因此,電纜現場交流耐壓試驗多利用變頻諧振試驗設備。三新可根據客戶需求制造10KV、35KV、110KV、220KV、500KV電壓等級的串聯諧振試驗裝置。

2.在GIS設備中的應用

氣體絕緣開關設備在工廠整體組裝完成以后或分單元進行調整試驗,試驗合格后以分單元運輸的方式運往現場安裝。運輸過程中的振動、撞擊等可能導致GIS元件或組裝件內堅固件松動或移位;安裝過程中,在聯結、密封等工藝處理方面可能失誤,導致電極表面刮傷或安裝錯位引起電極表面缺陷;安裝現場可能從空氣中進入懸浮塵埃。導電微粒雜質等,這些在安裝現場通過常規試驗將難以檢查出來,對GIS的安全運行將是極大的威脅。

由于試驗設備和條件所限,早期的GIS產品多數未進行嚴格的現場耐壓試驗。事故統計表明沒有進行現場耐壓試驗的GIS大都發生了事故。因此,GIS必須進行現場耐壓試驗。

GIS的現場耐壓主要包括交流電壓、振蕩操作沖擊電壓和振蕩雷電沖擊電壓等3種試驗方法。其中交流耐壓試驗是GIS現場耐壓試驗最常見的方法,它能夠有效地檢查異常的電場結構(如電極損壞)。

目前,由于試驗設備和條件所限,現場一般只做交流耐壓試驗。IEC517和GB7674認定對SF6氣體絕緣試驗電壓頻率在10～300Hz范圍內與工頻電壓試驗基本等效。國內外大多采用調頻式串聯諧振耐壓試驗裝置進行GIS現場交流耐壓試驗。

3.在發電機(電動機)交流耐壓試驗中的應用

發電機定子繞組對地或相間電容量大,如300MW水輪發電機定子繞組對地電容量高達1.7～2.5μF,工頻耐壓時電容電流達到25～35A,試驗設備容量數千kVA,采用常規試驗設備時,設備笨重。更為嚴重的是用常規大容量試驗設備時,發電機定子繞組絕緣被擊穿時的故障點短路電流大,會燒損鐵芯,將造成很大的經濟損失。根據國家標準GB/T16927.2-1997《高電壓試驗技術》第一部分6.2.1.1電壓波形的規定“試驗電壓一般應是頻率為45～65Hz的交流電壓,通常稱為工頻試驗電壓。在在電阻、電感及電容所組成的串聯電路內，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=1/XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現純電阻性，這種現象叫串聯諧振。當電路發生串聯諧振時電路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。

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1. 所需電源容量大大減小。系列串聯諧振試驗裝置是利用諧振電抗器和被試品電容產生諧振，從而得到所需高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，因此，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q倍（Q為品質因素）。

2. 設備的重量和體積大大減小。串聯諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調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，使得系統重量和體積大大減小，一般為普通試驗裝置的1/5～1/10。

3. 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，有效地防止了諧波峰值引起的對被試品的誤擊穿。

4. 防止大的短路電流燒傷故障點。在諧振狀態，當被試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧（電容量變化，不滿足諧振條件），回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而采用并聯諧振或者傳統試驗變壓器的方式進行交流耐壓試驗時，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百倍。所以，串聯諧振能有效地找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

5. 不會出現任何恢復過電壓。被試品發生擊穿閃絡時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧立刻熄滅，裝置的保護回路動作，切斷輸出。