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电力技术
真空断路器耐压试验仪(电科院)
时间:2022-11-24

中试控股技术研究院鲁工为您讲解:真空断路器耐压试验仪(电科院)

ZSBP-405KVA/54KV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。

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ZSBP-405KVA/54KV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/54KV变频串联谐振耐压试验装置
一、适用范围
1.35kV,300平方毫米交联电缆3000m,电容量≤0.59μF,试验频率30-300Hz,试验电压52kV。
2、10kV,300平方毫米交联电缆6000m,电容量≤2.3μF,试验频率30-300Hz,试验电压22kV。
3.10kV/1000kVA变压器的交流耐压试验, 电容量≤0.01μF,试验频率45-65Hz,试验电压不超过35kV。
5.10kv,35kv所有被试品
6. 环境温度:-150C –45 0C;
7. 相对湿度:≤90%RH;
8. 海拔高度:  ≤2500米;
二、系统主要性能及参数
1、电源电压:   380V±10%、50Hz;
  2、额定容量:  405KVA;
  3、输出电压:     54KV, 
  4、输出电流:   2.5A. 5A  7.5A
  5、输出电压波形:  正弦波;
6、输出电压波形畸变率: ≤0.5% ;
7、允许连续工作时间:额定输出电流下持续运行时间为60分钟;
  8、输出频率范围:     30~300Hz ;
    9、品质因数:         ≥30
10、系统噪声:       ≤60db
11、系统测量精度:    1.0级
12、频率分辨率:      0.01Hz
13、频率不稳定度:    ≤0.05%  
14、环境温度:       -25℃~ +55℃  
相对湿度:       ≤90%
海拔高度:       ≤2000m
15、具备手动试验/自动调谐/自动试验模式。
16、具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率等。
17、具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能。
18  具备过电压、过电流、过热保护功能。
19、具备闪络保护功能,在试品发生闪络时谐振回路失谐,电源立即停止输出,屏幕提示“试验失败”及相关信息。
20、具备各种数据打印功能。
三、设备制造遵循的国家标准和行业标准
GB7328-87              << 变压器和电抗器的声级测量>>
GB1094                <<电力变压器>>
GB/T16927.1-2-1997     <<高电压试验技术>>
ZBK41006-89            <<试验变压器>>
GB4208                 <<外壳防护等级>>
GB2900                 <<电工名词术语>>
GB5273                  <<变压器、高压电器和套管的端子>>
GB191                  <<包装储运标志>>
GB10327               <<电力变压器绝缘水平和绝缘试验外绝缘自空气间隙》
GB10229-88             <<电抗器>>
IEC358(1990)           <<耦合电容器和电容分压器>>
IEC1000                <<电磁兼容性>>
GB4793-1984             电子测量仪器安全要求
  四、系统配置及具体参数
1、变频控制电源20KW                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:  20KW
c) 工作电源:      交流220V、50Hz 。
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:  40A
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/自动调谐/自动试验三种模式,并可任意切换。 
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: 26Kg   
2、 励磁变压器20KVA            1台
a) 额定容量:    20KVA
b) 输入电压:    500V
c) 输出电压: 1.5KV;  3KV;5KV
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:    50Kg ;
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: 60Kg/台
h) 连续运行时间:≥ 1小时
4、 电容分压器  60/0.001              1台
a) 额定电压:    60KV
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:    10Kg
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。
五、供货清单一览表             
1、变频电源 20KW 1
2、励磁变压器 20KVA 1
3、高压电抗器 67.5/27(27KV/2.5A) 6
4、电容分压器 60/0.00(60KV) 1
5、附件测试线一套 1
六、出厂检验
本装置出厂前,对各组成单元设备及成套装置分别按下列试验项目进行出厂前试验,试验结果完全符合协议及以下标准要求后方可出厂。
1、变频电源
1)绝缘电阻测试
2)耐压试验:2000V,1分钟
3)负载试验:在满负荷下,各器件的温升不大于45K 。
2、励磁变压器
1)直流电阻测量
  2)变比测量
  3)空载电流及空载损耗
  4)短路阻抗和负载损耗
  5)绝缘电阻测试
  6)温升试验:额定容量下运行60min,温升不大于65K 
 3、电抗器试验
1)直流电阻测量
2)电感量测量
3)交流耐压试验
温升试验:额定容量下运行60min,温升不大于65K
      4、成套装置试验
(1) 耐压试验:1.1额定电压下,耐压1min;
(2) 短路试验:电压为0.5U,0.8U,1.0U的条件下,将高压输出突发短路3次,保护装置可靠动作,各单元完好。
(3)噪音小于60dB;






ZSBP-405KVA/54KV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。



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ZSBP-405KVA/54KV变频串联谐振耐压试验装置

t=120×fn/f



式中:t——试验加压时间 fn——额定频率 f试验频率


切记:如果试验电源频率大于2倍额定频率时,试验加压时间不小于15s。


根据试品性质不同,串联谐振耐压设备也可分为不同类型,具体如下:


1)对于XLPE交联高压电缆、GIS的交流耐压,IEC标准规定可采用非工频耐压,频率范围可选择在20Hz~300Hz,国内也有相关的试验标准,一般频率范围为30Hz~300Hz之间。因此,对于这些设备的交流耐压试验,可采用变频串联谐振试验设备。变频串联谐振试验设备一般由以下几个主要部分组成:变频电源(用以产生试验所需的非工频电源),激励变压器,电抗器(分为固定式和可调式),电容分压器(用来测试试验电压)。根据调谐的方式,又可分为调频、调感以及调频调感型。


2)对于发电机定子的交流耐压,因发电机定子线棒的绝缘介质较为薄弱,进行交流耐压时如采用过高的频率,极易因高频造成的极化、发热损坏线棒的绝缘;如采用低频进行试验,则不能真实的反映定子的正常工作状态,得不到好的试验效果。故此,对于发电机定子的耐压试验,一般采用工频进行。国内相关标准对于工频的定义,一般为45Hz~55Hz。工频串联谐振耐压设备的调谐方式,理论上分为调感和调容两种。调感式通常采用调节电抗器铁心气隙的方式,可以连续平滑的调节感抗值,操作比较方便;调容式不仅需要笨重的电容,并且电容不能连续的调节,所以不太适合现场操作。因此,一般都采用调节电感的方式进行调谐,故又称为工频串联调感谐振。


验方案概况:


现场为新建110kV变电站工程,110kV部分采用SF6封闭式组合电器(以下简称GIS)设备。110kV进线2个间隔、出线3个间隔、分段2个间隔、母线3段为一体的GIS,电气接线选择两线三变扩大外桥接线方式,GIS属于SF6气体绝缘金属封闭开关设备。


试验方案的目的:


为了检查GIS总体安装后的绝缘性能是否完好,验证是否存在各种隐患(如内部如遗留杂物、安装工艺不良、运输过程中引起内部零件移位等原因,可能会改变原设计的电场分布而造成薄弱环节和隐患),所导致内部故障或可能会在运行中造成重大事故。为保证该设备安全投入运行,故进行交流耐压试验。


试验方案参考依据:


1、GB 50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》


2、GB 7674-1997 《72.5 kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备》


3、企业标准《电力设备交接和预 防性试验规程》第7.1.1条规定,试验电压值为出厂试验电压的80%,产品出厂试验电压断口及导体对地110kV为230kV,现场交接试验电压断口及导体对地110kV为184kV。


试验方案所需试验设备:


针对110kV GIS交流耐压,制定了变频串联谐振试验装置详细试验方案。具体试验设备及相关参数如下:


装置型号:324VA/270kV/45kV


① 变频控制电源( 主机1台)


② 励磁变压器(12 1台)


③ 试验电抗器(54 6台)


④ 电容分压器(270 1台)


⑤ 高压引线、放电杆及附件 1套


⑥ 数字兆欧表 1台




串联谐振试验装置原理


我们已知,在回路频率f=1/2π√LC时,回路产生谐振,此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为系统品质因素,即电压谐振倍数,一般为几十到一百以上。先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振,再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振,变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。


原理图


串谐“系统容量/电压等级”快速选型


1、串谐系统容量的公式
其中:


U-试验电压(注意)


f-谐振频率(也就是系统真实的工作频率)


C-电容量


2、常规电缆对应的试验电压。U(见右图)


3、电缆试验谐振频率。 一般取f=35Hz


4、电容量。C


5、串谐系统容量W算法


3、示范GDTF-108kVA/108kV串谐常规试验对象


(1)、电缆:


10kV/35kV电压等级


(2)、主变:


10kV/2.5MVA 35kV/3.5MVA 110kV/20MVA (中性点试验)


10kV/4MVA 35kV/10MVA 110kV/50MVA (中性点试验,试验电压≤80kV)


10kV/10MVA 110kV/180MVA(中性点试验)


(3)、其它类


10kV开关、PT、CT的交流耐压试验


35kV及以下电压等级隔离开关、断路器的交流耐压试验


35kV开关柜的交流耐压试验
(3)、其它类


10kV开关的交流耐压试验。


35kV开关、GIS、互感器、绝缘子等变电站设备的交流耐压试验。


66kV及其以下电压等级的CT、PT、开关、断路器、绝缘子、母线的交流耐压试验


110kV及其以下电压等级的GIS 、CT、PT、开关、断路器、绝缘子、避雷器、母线的交流耐压试验




变频串联谐振耐压装置的工作原理及不同测试项目的测试原理和注意事项:
串联谐振电路等效电路如下:


U:励磁变压器励磁绕组的输出电压串联和并联。变频电源控制可以从0连续变化到Umax(Umax是励磁变压器的高压绕组串联后的额定输出电压),并且频率从30Hz连续变化到300Hz。


R:是串联谐振电路的等效电阻,包括相当于高压侧的励磁变压器的内阻。、高压电抗器的高内阻、样品的内阻和测试电晕损耗的等效电阻。

 

 

 

 

 

 

 

 

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