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电力技术
电缆串联谐振耐压试验仪(电科院)
时间:2022-11-24

中试控股技术研究院鲁工为您讲解:电缆串联谐振耐压试验仪(电科院)

ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置

参考标准:DL/T 474.4-2018

简易读懂:变频串联谐振耐压试验装置可以做什么?
变频串联谐振成套耐压试验装置适用于大容量,高电压的电容性试品的交接和预防性试验,主要针对电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管、支柱绝缘子、电抗器、母线、隔离开关、输电线路、发电机、电动机、熔断器、电容器、隔离开关、接触器、配电箱、绝缘材质、变电站系统的交流耐压试验。

中试控股始于1986年 ▪ 30多年专业制造 ▪ 国家电网.南方电网.内蒙电网.入围合格供应商

ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置组成部分:变频电源主机、激励变压器、电抗器、电容分压器、补偿电容器、测试附件组成。适用电压等级:6kV10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV,也可以定制不同的电压等级规格。

如何选择合适的变频串联谐振耐压试验装置?
为了选对规格,请提供以下技术参数
1、电力变压器:电压等级,大容量,试验性质(中性点耐压或全绝缘耐压)单相对地电容量;
2、电力电缆:电压等级,大长度,截面积;
3、发电机、电动机:电压等级(出口电压或称工作电压),试验电压(耐压值)单相对地电容量范围(如0.2-0.55uF等);
4、开关、绝缘子、PT、CT、绝缘工器具、母线:电压等级(或称工作电压);试验电压(耐压值);
5、CVT效验:电压等级或称工作电压,试验电压(耐压值)电容量范围(如0.005-0.02uF)。


ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置

适用范围
1、满足100MVA/35kV以下变压器交流耐压试验,电容≤0.025uF,试验频率45~65Hz,试验电压U≤72kV。试验时间:1分钟
2、满足35kV/300横截电缆3000米的交流耐压试验,电容≤0.6Uf,试验频率30~300Hz,试验电压U≤52kV。试验时间:1小时

系统技术规范及性能
4.1 系统技术参数
4.1.1 额定输出电压:       0~108kV
4.1.2 谐振电压波型:       正弦波,波形畸变率<1.0%
4.1.3 最大被试品电流;       2.5A  7.5A
 4.1.4 最大试验容量:         405kVA
4.1.5 输出频率:    30~300Hz
4.1.6 工作时间:    满功率输出下,连续工作时间60min
4.1.7 品质因素:       30~90
4.1.8 输入工作电源:    三相380V±5%,50Hz
4.1.9 环境温度:       -15℃~+40℃
4.1.10 相对湿度:       <90RH%,无凝露状况
4.1.11 海拔高度:       <5000m
4.2 系统的性能特点
4.2.1 充分利用我公司在电子测量技术和电磁兼容方面的优势,完全自主开发设计和生产该套设备所有组成部分包括:变频电源、激励变压器、浇注式高压电抗器和高精度电容分压器。
4.2.2 具备手动/自动模式、大屏幕显示、试验参数设置,并具有自动计时及操作提示功能。
4.2.3 具备多项保护功能,如:过压、过流保护、放电保护、失谐保护等。

装置容量确定
设备装置容量设计为405KVA/108kV,分6节电抗器,电抗器单节为27KV/2.5A/52H组合使用能满足上述被试品的试验要求。
六、主要部件的技术规范及性能
1、变频控制电源25KW                1台
a) 变频控制电源采用高压耐压试验专用变频电源,采用一体化设计,控制电源本体具备调频、调压、控制、保护等功能。
b) 额定输出容量:  25KW
c) 工作电源:      交流220V/380V、50Hz 。两种电源都可使用
d) 输出电压:      0~500V可调。
e) 输出电压不稳定度≤0.05%
f) 最大输出电流:  50A
g) 输出波形:正弦波,      波形畸变率:≤0.5%
h) 频率调节范围:  30~300Hz
频率调节分辨率: 0.001 Hz
i) 连续运行时间: 大于1小时
j) 噪声水平:≤ 60dB
k) 变频电源采用高性能专用微机控制电压、频率调节
l) 变频电源配备专用引线和插头与其他设备进行连接。
m) 保   护 :具有过压、过流、过热、放电保护功能。
n) 具备手动试验/自动试验两种模式。 
具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率、励磁电流、励磁电压、试验时间等。
具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能及各种数据打印功能。
  O) 重   量: 25Kg   
2、 励磁变压器25KVA            1台
a) 额定容量:   25KVA
b) 输入电压:     500V
c) 输出电压:  2KV ;4KV;
d) 工作频率范围: 30~300Hz
e) 连续运行时间: 大于1小时
f) 电压比测量误差: 小于1%
g) 结构: 采用干式结构,绝缘耐热等级H级,满足干式变压器国家规范要求;
高﹑低压绕组间和铁芯设静电屏蔽,既作为励磁变,又是隔离变;
内置过电压保护,防止击穿反击。
  h) 重   量:    90Kg ;
3、高压电抗器    67.5/27       6台
a) 额定容量:   67.5KVA
b) 额定电压:   27KV
c) 额定电流:  2.5A
e) 品质因素:  Q≥30 
f) 结    构:  干式;
    g)  重    量:  70Kg/台
h) 连续运行时间:≥ 1小时
4、 电容分压器     110/0.001 UF              1台
a) 额定电压:    110KV
b) 工作频率:    30~300Hz
c) 分 压 比:   1000:1  
d) 分压比误差:  ≤1%,
e) 测量精度:    交流有效值1.0级
f) 介质损耗:    tgδ≤0.5% ;
g) 重    量:    30Kg
h)高﹑低压臂的电容采用一致的介质结构,温度系数小,角位移小,在30-300HZ内分压比不变。

基本配置
1、变频电源 25KW 1
2、励磁变压器 25KVA 1
3、高压电抗器 67.5/27(27KV/2.5A) 6
4、电容分压器 110/0.001UF(110KV) 1
5、附件箱 含测试线一套 1






ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置:就是做耐压试验的设备,它是为了满足大容量的被试品要求而研发的设备。它是一套组合设备,为了耐压试验能顺利准确地进行,针对不同被试品,串联谐振装置的组件是不同的。所以请务必准确选型,技术部为您量身制定选型方案。



中试控股ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置产品适用性好,实用可靠,效率高,事半功倍 | 是很多企业以及电力工作者信赖的好伙伴。




中试控股践行“精细制造,深耕技术”产出ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置优质产品能够在市场中赢得用户信赖,树立中试控股新形象打下了坚实的根底。



ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置

第二个因素是电压降值。电压降值主要是指电压达到50Hz时电抗仪器线圈两侧的实际电压降值。电压降值通常选自4伏至8伏之间。



第三个因素是相应的固定电流电感值。变频串联谐振电抗器的额定电感是一个非常重要的参数。中试控股如果电感值不合适,则会直接影响固定电流下的电压降值,从而产生严重的故障。电感的大小主要取决于电抗器芯的横截面积和线圈的匝数。可以通过简单的气孔间隙来调节电感值,以确定实际的电感值。“串联谐振“高压设备供应商而努力。 变频串联谐振试验设备,具有体积小、重量轻、安全可靠、等效性好、操作简便和适合于现场使用等优点。整套试验设备主要有:变频谐振电源、励磁变压器、试验电抗器和电容分压器等组成,具有如下技术特点:


◆ 轻巧灵活


 由于变频谐振电源集调压、调频、控制及保护功能为一体,中试控股电抗器的Q值较高并且可多级或叠级式、串并联使用,大大减轻系统容量,使得整个系统显得格外轻便灵活,特别适合于现场使用。


◆ 安全可靠


 过电压保护:保护值可设定;


 双重过电流和过热保护:大功率器件的自身保护和软件保护相结合;


 放电保护:当试品击穿、短路或试品放电时,放电保护动作,变频谐振电源自动切断输出,系统提示发生放电保护;


 零位保护:零电压启动、零电压退出;


 ◆ 操作简便


 具有手动试验、自动调谐、自动升压和自动试验等多种试验模式; 大屏幕LCD可方便观察实时数据; 打印机可方便打印试验结果;


工作原理


 变频串联谐振试验的工作原理如图1所示。


 变频电源输出30~300Hz频率可调的试验电压,由励磁变压器升压后,经谐振电抗器L和试品Cx形成高压谐振回路,在试品上得到正弦波。


 谐振电抗器可串、并联使用,以保证谐振回路在适当的频率下发生谐振。


 通过调节变频电源的输出频率,使回路处于串联谐振状态;调节变频电源的输出电压幅值,使试品上的高电压达到试验电压的要求。


 电容分压器是纯电容式的,用来测量试验电压。


中试控股编辑




 当变频电源通过频率和电压的调节,使试验回路达到谐振状态即f=1/(LC


2).此时试品Cx上的试验电压为电源电压的Q倍,中试控股品质因素Q一般大于30。 因此可以看出:


【1】 试验电源容量可降低到试品所需容量的1/Q倍,即品质因素Q越高,所需试验电源容量越小。


【2】 当试品击穿时,谐振回路失去谐振条件,高压电路和低压电路的电流会快速减小,对试品破坏小。


【3】 由于谐振电抗器L和试品Cx形成高压谐振回路是一个良好的滤波电路,故试品Cx上的电压波形为良好的正弦波。


目的及要求:


(1)设计电路(包括参数的选择)


(2)不断改变函数信号发生器的频率,测量三个元件两端的电压,以验证幅频特性


(3)不断改变函数信号发生器的频率,利用示波器观察端口电压与电流相位,以验证发生谐振时的频率与电路参数的关系


(4)用波特图示仪观察幅频特性


(5)得出结论进行分析并写出仿真体会。


二阶动态电路的响应(RLC串联)


可用二阶微分方程描述的电路成为二阶电路。此电路在输入为零值时的响应称为零输入相应,在零值初始条件下的响应称为零状态响应。


在电路参数不变的情况下,可调整信号源的频率使电路产生串联谐振;在信号源频率不变的情况下,改变L或C使电路产生串联谐振是。电路的频率特性,电路的电流与外加电压角频率的关系称为电流的幅频特性。


串联谐振电路总阻抗Z=R,其值最小,如电源电压不变,回路电流I=U/R,其值最大;改变信号源的频率时,可得出电流与频率的关系曲线;


三.设计原理:


 一个优质电容器可以认为是无损耗的(即不计其漏电阻),而一个实际线圈通常具有不可忽略的电阻。把频率可变的正弦交流电压加至电容器和线圈相串联的电路上。


 若R、L、C和U的大小不变,阻抗角和电流将随着信号电压频率的改变而改变,这种关系称之为频率特性。当信号频率为


f=f0


现象,且电路具有以下特性:


(1)电路呈纯电阻性,所以电路阻抗具有最小值。


(2)I=I。=U/R


 即电路中的电流最大,因而电路消耗的功率最大。同时线圈磁场和电容电时,即出现谐振厂之间具有最大的能量互换。工程上把谐振时线圈的感抗压降与电源电压之比称之为线圈的品质因数Q。


四.RLC串联谐振电路的设计电路图:


 自选元器件及设定参数,通过仿真软件观察并确定RLC串联谐振的频率,通过改变信号发生器的频率,当电阻上的电压达到最大值时的频率就是谐振频率。设计RLC串联电路图如下图:


RLC串联谐振电路


中试控股 编辑




 根据谐振条件公式。其中,可以得出,当该电路发生谐振时,频率f0|70KHz。RLC串联电路谐振时,电路的阻抗最小,电流最大;电源电压与电流同相;谐振时电感两端电压与电容两端电压大小相等,相位相反。


五.用调节频率法测量RLC串联谐振电路的谐振频率f0


 在用Multisim仿真软件连接的RLC串联谐振电路,电容选用C1=2.2nF,电感选用L1=1mH,电阻选用R1=510Ω。电源电压us处接低频正弦函数信号发生器,电阻电压uR处接交流毫伏表。


 保持低频正弦函数信号发生器输出电压us不变,改变信号发生器的频率(由小逐渐变大),观察交流毫伏表的电压值。当电阻电压uR的读数达到最大值(即电流达到最大值)时所对应的频率值即为谐振频率。将此时的谐振频率记录下来。


  国内外有关部门为什么广泛推荐采用交流耐压取代直流耐压?


  随着国民经济的发展以及城网供电电压等级的提高,交联聚乙烯绝缘电力电缆(XLPE)以其合理的工艺和结构,优良的电气性能和安全可靠的运行特点,在国内外获得越来越广泛的使用。尤其在高压输电领域更取得了巨大的进展。与充油电缆相比,交联电缆敷设安装方便,运行维护简单,不存在油的淌流问题。但是,交联聚乙烯电缆的绝缘在运行中易产生树枝化放电,造成绝缘老化破坏,严重地影响了交联聚乙烯绝缘电力电缆的使用寿命。因此,充分认识交联电缆的绝缘特性,及时有效地发现和预防绝缘中存在的某些缺陷,对保障设备乃至系统的安全运行具有十分重要的意义。阐述了影响交联电缆绝缘的主要因素以及电缆的交接试验原理,认为在现场对交联电缆实施交流耐压试验是必要和可行的。


  为了保证电缆安全可靠运行,有关的国际标准对电缆的各种试验做了明确的规定。主要试验项目包括:测量绝缘电阻、直流耐压和泄漏电流。其中测量绝缘电阻主要是检验电缆绝缘是否老化、受潮以及耐压试验中暴露的绝缘缺陷。直流耐压和泄漏电流试验是同步进行的,其目的是发现绝缘中的缺陷,甚至造成电缆的绝缘隐患。德国Sechiswag公司在1978~1980年41个回路的10 kV电压等级的XLPE电缆中,发生故障87次;瑞典的3 kV~24.5 kV电压等级XLPE电缆投运超出9 000 km,发生故障107次,国内也曾多次发生电缆事故,相当数量的电缆故障是由于经常性的直流耐压试验产生的负面效应引起。因此,国内外有关部门广泛推荐采用交流耐压取代传统的直流耐压。

 

 

 

 

 

 

 

 

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