35kV交流耐压串联谐振试验装置方案
发布时间：2016-10-21 09:19 来源：华电国威
被试品对象及试验要求
1、35kV/300mm2电缆1.5km的交流耐压试验，电容量≤0.29uF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV，试验时间60min。
2、10kV/300mm2电缆4km的交流耐压试验，电容量≤1.502uF，试验频率30-300Hz，试验电压22kV，试验时间5min。
3、35kV/31500kVA主变的交流耐压试验，电容量≤0.01uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过68kV，试验时间1min。
4、35kV开关，互感器等变电站设备的交流耐压试验，试验频率30-300Hz，试验电压不超过95kV，试验时间1min。
装置主要技术参数及功能
1. 额定容量：216kVA；
2. 输入电源：单相220或三相380V电压，频率为50Hz；
3. 额定电压：27kV；54kV； 108kV
4. 额定电流：8A； 4A； 2A
5. 工作频率：30-300Hz；
6. 装置输出波形：正弦波
7. 波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%；
8. 工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟；
9. 温 升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K；
10. 品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)；
11. 保护功能： 对被试品具有过流、过压及试品闪络保护(详见变频电源部分)；
12. 测量精度：系统有效值1.5级；
装置容量确定
设计四节电抗器，则单节电抗器为54kVA/27kV/2A/68H，装置总容量为216kVA。
验证：
1、35kV/300mm2电缆1.5km的交流耐压试验，电容量≤0.29uF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV，试验时间60min。
使用电抗器两节串联（系数1.05）两组并联，则L=68×2×1.05/2=71.4H ，则：
试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√71.4×0.29×10-6)=35Hz
试验电流：I=2πfCU试 =2π×35×0.29×10-6×52×103=3.32A
2、10kV/300mm2电缆4km的交流耐压试验，电容量≤1.502uF，试验频率30-300Hz，试验电压22kV，试验时间5min。
使用电抗器四节并联，则L=68/4=17H ，则：
试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√17×1.502×10-6)=31.5Hz
试验电流：I=2πfCU试 =2π×31.5×1.502×10-6×22×103=6.54A
3、35kV/31500kVA主变的交流耐压试验，电容量≤0.01uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过68kV，试验时间1min。
使用电抗器四节串联（系数1.2），则L=68×4×1.2=326.4H ，配置一个70kV/20000pF补偿电容器，则：
试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√326.4×0.03×10-6)=50.86Hz
试验电流：I=2πfCU试 =2π×50.86×0.03×10-6×68×103=0.65A
装置容量定为216kVA/108kV，分四节电抗器，电抗器单节为54kVA/27kV/2A/68H，使用电抗器串并联能满足上述被试品的试验要求。
试验时设备使用关系列表
设备组合
被试品对象 |
电抗器
54kVA/27kV四节 |
激励变压器输出端选择 |
试验电压（kV） |
|
35kV/300mm2电缆1.5km |
使用电抗器两节串联
两组并联 |
3kV |
≤52kV |
|
10kV/300mm2电缆4km |
使用电抗器四节并联 |
1.5kV |
≤22kV |
|
35kV/31500kVA主变 |
使用电抗器四节串联及补偿电容器 |
6kV |
≤68kV |
|
35kV开关，互感器 |
使用电抗器四节串联 |
6kV |
≤95kV |
系统配置及其参数
1. 激励变压器12kVA/1.5/3/6kV/0.4kV 1台
a) 额定容量：12kVA；
b) 输入电压：0-400V，单相；
c) 输出电压：1.5/3/6kV
d) 结 构：干式；
e) 重 量：约55kg；
2. 变频电源12kW/220/380V 1台
a) 额定输出容量：12kW
b) 工作电源： 220/380±10%V（单/三相），工频
c) 输出电压：0 –400V，单相，
d) 额定输入电流：30A
e) 额定输出电流：30A
f) 电压分辨率： 0.01kV
g) 电压测量精度：1.5%
h) 频率调节范围：30 – 300Hz
i) 频率调节分辨率：≤0.1Hz
j) 频率稳定度： 0.1%
k) 运 行 时 间：额定容量下连续60min
l) 额定容量下连续运行60min元器件最高温度≤65K;
m) 噪 声 水 平：≤50dB
n) 可实现以下功能
1）变频电源的放置为纵向和横向，特别适合现场操作及观察；
2）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；
3）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；
4）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；
5）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；
6）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；
7） 数据存储功能：试验结果保存（手动保存）、打印、上传、回查等
① 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；
② 数据查询：可将已保存的试验结果数据显示到屏幕上，同时具有USB接口，可将数据输出打印或利用设备所携带打印机打印；（打印机属客户自选，若客户有此需求，须在合同中予以特别写明）
8）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1.0%；
9）调频范围及频率分辨率均可设定：调频范围可设为30～300Hz、45～100Hz、200-300Hz、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、0.2Hz、0.5Hz、或1.0Hz，在调谐效率与调谐精准度之间取得优化平衡；
10）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；
P）重 量：约15kg；
3. 高压电抗器54kVA/27kV 4节
a) 额定容量：54kVA;
b) 额定电压：27kV；
c) 额定电流：2A；
d) 电 感 量：68H/单节；
e) 品质因素：Q≥30 (f=45Hz)；
f) 结 构：干式；
g) 重 量：约50kg；
4. 电容分压器110kV/1000pF 1套
a) 额定电压：110kV；
b) 高压电容量：1000pF
c) 介质损耗：tgσ≤0.5%；
d) 分 压 比：1500：1
e) 测量精度：有效值1.5级;
f) 重 量：约12kg；
5. 补偿电容器70kV/20000pF 1套
g) 额定电压：70kV/35kV；
h) 高压电容量：20000pF/40000pF；
i) 重量：15kg
配置设备一览表
|
序号 |
设 备 名 称 |
型 号 及 规 格 |
单位 |
数量 |
备注 |
|
1 |
激励变压器 |
12kVA/1.5/3/6kV/0.4kV |
台 |
1 |
|
|
2 |
变频电源 |
12kW/220/380V |
台 |
1 |
|
|
3 |
高压电抗器 |
54kVA/27kV |
台 |
4 |
|
|
4 |
电容分压器 |
110kV/1000pF |
套 |
1 |
|
|
5 |
补偿电容器 |
70kV/20000pF（出一个35kV） |
套 |
1 |
|
|
6 |
内部连接线 |
|
套 |
1 |
|
