串聯諧振方案
SXZ-405kVA/270kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
發布日期：2021-08-08 點擊：5591次
SXZ-405kVA/270kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置-四方國瑞電力生產廠家
簡要描述：
目前在國際和國內已有越來越多的XLPE 交聯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。但在交聯電纜投運前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。
產品詳細資料：
目前在國際和國內已有越來越多的XLPE 交聯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。但在交聯電纜投運前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。近年來國際、國內的很多研究機構的研究成果表明直流試驗對XLPE 交聯聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究觀點認為XLPE 結構具有存儲積累單極性殘余電荷的能力，當在直流試驗后，如不能有效的釋放掉直流殘余電荷，投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發生擊穿。國內一些研究機構認為，交聯聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中，由于空間電荷效應，絕緣中的實際電場強度可比電纜絕緣的工作電場強度高達11倍。交聯聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發生擊穿，也會引起絕緣的嚴重損傷。其次，由于施加的直流電壓場強分布與運行的交流電壓場強分布不同。直流試驗也不能真實模擬運行狀態下電纜承受的過電壓，并有效的發現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電纜進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，火力及水力發電機的交流耐壓實驗也定期進行。這些設備的試驗要求的試驗設備容量大，通常情況下采用諧振的辦法進行試驗，但必須是在工頻條件下或等效工頻條件下進行。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試驗電源對這類設備進行交流耐壓試驗。
湖北四方國瑞電力控股有限公司系列串聯變頻自動諧振試驗裝置主要用于10kV、35kV、110kV的交聯橡塑電力電纜，66kV、110kV、220kV 組合電器(GIS)的變頻交流耐壓試驗，水力和火力發電機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節（30--300Hz）串聯諧振試驗設備與被試品電容諧振產生交流試驗電壓。由于電纜的電容量較大，采用傳統的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、且大電流的工作電源現場不易取得，因此一般都采用串聯諧振交流耐壓試驗設備。其輸入電源的容量能顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期多采用調感式串聯諧振設備（50Hz），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現在大多采用變頻諧振，可以得到更高的品質因數（Q 值），并具有自動調諧、多重保護、以及降低噪音、靈活的組合方式、單件重量輕等優點。
產品別稱
串聯諧振總體介紹、串聯諧振、變頻諧振、變頻串聯諧振、串聯諧振試驗設備、串聯諧振耐壓裝置、電纜耐壓串聯諧振裝置、串聯諧振總體介紹
技術參數
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，連續工作時間60min
品質因素 30～80
輸入工作電源 單相380/220V±10%，50Hz
環境溫度 －10℃～+50℃
相對濕度 ＜95%，無凝露狀況
適用范圍 電纜變頻諧振裝置
發電機交流耐壓裝置
變電站電氣設備交流耐壓諧振裝置
CVT檢驗用諧振升壓裝置
產品特征
1、穩定性、可靠性高。系統采用進口功率元件作為功率變換的核心，電壓輸出和頻率輸出穩定，電磁兼容設計合理，保護功能完善，經過多次高壓直接對地短路的測試，系統仍然保持完好，同時系統也有很強的過載能力。
2、自動調諧功能強大。系統自動調諧時，從30Hz到300Hz自動掃頻，顯示掃頻曲線，用戶能直觀地看到系統調諧過程；掃頻完成后，系統根據掃頻初步找到的諧振頻點，在其±5Hz范圍內以0.01Hz為分辨率進行頻率細掃，最后鎖定諧振頻率。
3、支持多種試驗模式。系統支持"自動調諧＋手動調壓"，"自動調諧＋自動調壓"，"手動調諧＋手動調壓"等試驗模式，推薦使用"自動調諧＋手動調壓"模式，既能快速找到諧振點，又能通過手動調壓控制試驗過程，安全性更高。
4、系統人機交互界面友好。試驗參數設置、試驗控制、試驗結果等同屏顯示，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，具備試驗數據保存和查詢。
5、保護功能完善。具備零位保護(電壓輸出控制旋鈕不在零位時，禁止系統啟動)，過壓保護，過流保護，閃絡保護等功能，保證了系統的可靠性功能。
SXZ-405kVA/270kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置產品技術方案
一、 滿足試品范圍
1、10kV/300mm2電纜4.5km的交流耐壓試驗，電容量≤1.6897uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。
2、35kV/300mm2電纜2km的交流耐壓試驗，電容量≤0.389uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。
3、110kV/300mm2電纜0.5km的交流耐壓試驗，電容量≤0.0735uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓128kV，試驗時間60min。
4、110kV/120MVA主變全絕緣交流耐壓試驗，電容量≤0.02uF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓不超過160kV，試驗時間1min。
5、110kV電壓等級開關等電氣設備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過265kV，試驗時間1min。
二、 裝置主要組成
序號 設備名稱 規格型號 單位 數量
1 變頻電源 SFXZ-18kW 臺 1
2 激勵變壓器 SFJL-18kVA/4/8/16kV/0.4kV 臺 1
3 高壓電抗器 SFDK-67.5kVA/45kV 臺 6
4 電容分壓器 SFFY-500pF/270kV 套 1
三、 主要功能及特征
SFXZ系列變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小，在國內外得到了廣泛好評和應用，是當前高電壓試驗的新方法和潮流。
我公司調頻諧振裝置主要功能及其技術特點：
1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要整定，試品閃絡時閃絡保護動作并能記下閃絡電壓值，以供試驗分析。
2、整個裝置單件重量很輕，便于現場使用。
3、裝置具有三種工作模式：全自動模式、手動模式、自動調諧手動升壓模式；方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。
4、能存儲和異地打印數據，存入的數據編號是數字，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定范圍內任意設定，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，可根據用戶需要增減功能和升級，人機交換界面更為人性化。
7、所需電源容量大大減小。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產生高電壓和大電流的，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。
8、設備的重量和體積大大減少。串聯諧振裝置中，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。在串聯諧振狀態，當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百倍。串聯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、不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓前斷開電源，這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且不會出現任何恢復過電壓。
四、 主要技術參數
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. 測量精度：系統有效值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：額定負載下允許連續60min；過壓1.1倍1分鐘
11. 溫 升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K
12. 保護功能：過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能
13. 環境溫度：－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，分六節電抗器，電抗器單節為67.5kVA/45kV/1.5A/90H，
驗證：1、10kV/300mm2電纜4.5km的交流耐壓試驗，電容量≤1.6897uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。
使用電抗器六節并聯，則L=90/6=15H ，則：
試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√15×1.6897×10-6)=31.61Hz
試驗電流：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，電容量≤0.389uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。
使用電抗器兩節串聯（互感系數1.15）三組并聯，則L=90×2×1.15/3=69H ，則：
試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√69×0.389×10-6)=30.72Hz
試驗電流：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，電容量≤0.0735uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓128kV，試驗時間60min。
使用電抗器三節串聯（互感系數1.15）兩組并聯，則L=90×3×1.2/2=162H ，則：
試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√162×0.0735×10-6)=46.12Hz
試驗電流：I=2πfCU試 =2π×46.12×0.0735×10-6×128×103=2.79A
4、110kV/120MVA主變全絕緣交流耐壓試驗，電容量≤0.02uF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓不超過160kV，試驗時間1min。
使用電抗器四節串聯（互感系數1.25），則L=90×4×1.25=450H ，則：
試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√450×0.02×10-6)=53.05Hz
試驗電流：I=2πfCU試 =2π×53.05×0.02×10-6×160×103=1.07A
滿足實驗要求。
六、 試驗時設備組合方式
組合方式
被試品對象 電抗器選擇
（67.5kVA/45kV六節） 激勵變壓器
輸出端選擇 試驗電壓(kV)
10kV/300mm2電纜4.5km 使用電抗器六節并聯（其中三節電抗器接地） 4kV ≤22kV
35kV/300mm2電纜2km 使用電抗器兩節串聯三組并聯 4kV ≤52kV
110kV/300mm2電纜0.5km 使用電抗器三節串聯兩組并聯 4kV ≤128kV
110kV/120MVA主變全絕緣 使用電抗器四節串聯 8kV ≤160kV
110kV電壓等級開關等電氣設備 使用電抗器六節串聯 16kV ≤265kV
七、 系統配置參數
(一) 變頻電源SFXZ-18kW 1臺
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) 電壓測量精度：1.5%
8) 頻率調節范圍：30–300Hz
9) 頻率調節分辨率：≤0.1Hz
10) 頻率穩定度：0.1%
11) 運 行 時 間：額定容量下連續60min
12) 溫 升：額定容量下連續運行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-18kVA/4/8/16kV/0.4kV 1臺
1) 額定容量：18kVA
2) 輸入電壓：0-400V
3) 輸出電壓：4/8/16kV
4) 結 構：干式
5) 尺寸（長寬高mm）：520×520×460
6) 重 量：約150kg
(三) 高壓電抗器SFDK-67.5kVA/45kV 6節
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
5) 品質因素：Q≥30 (f=45Hz)
6) 結 構：干式
7) 尺寸（內徑高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) 介質損耗：tgσ≤0.5%
4) 分 壓 比：3000：1
5) 測量精度：有效值1.5級
6) 尺寸（內徑高mm）：?140×1000
7) 重 量：約8kg
八、 供貨清單
序號 設 備 名 稱 型 號 及 規 格 單位 數量
1 變頻電源 SFXZ-18kW 臺 1
2 激勵變壓器 SFJL-18kVA/4/8/16kV/0.4kV 臺 1
3 高壓電抗器 SFDK-67.5kVA/45kV 臺 6
4 電容分壓器 SFFY-500pF/270kV 套 1
5 串聯諧振測試線 套 1
6 出廠檢驗報告 份 1
7 使用說明書 份 1
8 產品合格證 份 1
9 裝箱清單 份 1
九、 參考實驗標準
DL/T 596-1996 《電力設備預防性試驗規程》
GB50150-2016 《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》
GB10229-88 《電抗器》
GB1094 《電力變壓器》
GB1094.1-GB1094.6-96 《外殼防護等級》
GB2900 《電工名詞術語》
GB/T16927.1~2-1997 《高電壓試驗技術》
DL/T474.4-2006 《現場絕緣試驗實施導則－交流耐壓試驗》
DL/T1015 《現場直流和交流耐壓試驗電壓測量系統的使用導則》
GB/T311.1-1997 《高壓輸變電設備的絕緣與配合》
GB191-2000 《包裝儲運圖示標志》
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 《半導體變流器應用導則》
GB/T2423.8-1995 《電工電子產品基本環境試驗規程》
DL/T849.6-2004 《電力設備專用測試儀器通用技術條件第6部分：高壓諧振試驗裝置》
SXZ-405kVA/270kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置-四方國瑞電力生產廠家
