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电力技术
变频串联谐振耐压仪
时间:2022-11-26

中试控股技术研究院鲁工为您讲解:变频串联谐振耐压仪

ZSBP-59.4KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置

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-59.4KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置组成部分: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-59.4KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置
技术方案
一、适用范围
1. 10kV/630mm2的电缆,长度1km,电容量≤0.509uF试验频率为30-300Hz,试验电压22kV。
2. 10kv/2000KVA的电机,电容量≤0.2uF试验频率为30-300Hz,试验电压22kV。
3.10kv的开关,变压器等试验,试验频率30-300HZ,试验电压35kv
二、系统主要性能及参数
1、电源电压:   220V±10%、50Hz;
  2、额定容量:  59.4KVA;
  3、输出电压:    27KV, 
  4、输出电流:   1.1A,2.2A,
  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10KW                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:  10KW
c) 工作电源:      交流220V、50Hz 。
d) 输出电压:      0~250V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: 16Kg   
2、励磁变压器10KVA            1台
a) 额定容量:    10KVA
b) 输入电压:    250V
c) 输出电压:   2KV;8KV;
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:    40Kg ;
3、高压电抗器   29.7/27     2台
a) 额定容量:   29.7KVA
b) 额定电压:   27KV
c) 额定电流:1.1A
e) 品质因素:  Q≥30 
f) 结    构: 干式;
g)  重    量: 35Kg/台
h) 连续运行时间:≥ 1小时
4、 电容分压器   60/0.003              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 10KW 1
2、励磁变压器 10KVA 1
3、高压电抗器 29.7/27(27KV/1.1A) 2
4、电容分压器 60/0.003 1
5、附件箱 含测试线一套 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-59.4KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置: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-59.4KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置

1. 前言:随着电力电子技术的发展,采用高压谐振技术对大容量电气设备进行工频耐压试验已经成为可能,目前已被广泛用于电缆,电容器、发电机等具有大电容的电力设备的交流试验。原理是通过调节铁心磁路的气隙长度,得到连续变化的电感L,使其与被试品对地电容C发生谐振。本文以一台150kVA试验装置为模型,阐述高压谐振变压器的原理与有关参数的计算。



2. 谐振变压器原理


2.1 结构特征:谐振变压器的铁心可以做成两种不同的结构:壳式和心式。心式铁心变压器在一系列主要指标方面不如壳式铁心变压器,其重量和外型尺寸较大,调节气隙的传动机构比较复杂。为此,我们研制的试验装置采用壳式结构,谐振变压器绕组套装在可移动的中心柱外面。


2.2 特性曲线:谐振变压器的特性曲线如图2所示。由图2可见,在不同气隙长度δ下,谐振变压器的伏安特性具有良好的线性关系,其电感L与变压器上的电压值无关。因而这种谐振变压器在用于交流谐振试验时,可先在低压条件下进行调谐(通过传动机构改变动铁心与下轭铁心之间的气隙长度),当调谐到谐振时,再升高试验电压,系统调谐非常方便。


2.3 回路电感L与铁心气隙长度δ的关系:气隙可调谐振变压器,无论是串联型还是并联型,都是通过调节铁心气隙长度,改变回路电感量L,使谐振变压器发生谐振。这就是对于具有一定对地电容的被试器,通过改变铁心气隙长度使谐振变压器发生谐振的机理。但是需要注意的是气隙长度不可过大,过大会使已建立的谐振条件遭到破坏。


2.4 调谐原理:(1)串联调谐:串联谐振变压器的等值电路如图3所示。当对谐振变压器施加US=220V,f=50Hz的工频电压后,通过手动或自动调节,使即ωL=1/ωC即XL=XC时,回路发生串联谐振,这里回路电流IS最大=Us/(RL+RC)因为RC>>RL,则有Is≈US/Rc (1)被试品上的电压UC和调谐电抗器上的电压UL分别为: Uc=(1/ωc)Is=XcIs UL=ωLIs=XLIs当调谐到谐振时Uc=UL=ω0LIs=(ω0L/Rc)Us (2)式(2)中比值ω0L/Rc=(根号L/C的2次方)/Rc=Q (3)ω0为谐振角频率Q称为串联谐振回路的品质因数。因为(根号L/C的2次方)>>RC,所以Q>>1。从而得出电源容量Ps=UsIs=(Uc/Q)Is=Pc/Q (4)由式(4)可知,当谐振变压器调谐到谐振时,电源电压和容量均为被试品对应电压和容量的1/Q。所以与一般试验变压器相比,谐振变压器具有重量轻、体积小的优点。(2)并联调谐并联谐振变压器的等值电路如图4所示。当RL≤ωL,Rc≤1/ωc时,并联谐振的谐振频率fo为:并联回路的品质因数Q为: Q=(ω0L)/(RL+Rc)=1(RL+Rc)ω0C (6)式中RL、RC——电感、电容的等效串联电阻(Ω) L——调谐电抗器电感(H) C——试品对地电容(F)当向并联谐振变压器施加50Hz交流电压时,随着电压的升高,回路中将产生强迫振荡。当回路的振荡频率等于外施电源频率时,回路的阻抗最大(且呈纯电阻性),因而回路电流最小,但L和C上的电流IL和IC都是回路电流I的Q倍,即IL=IC=QI。


5 结论


(1)由表1可知,计算值与实测值最大误差不超过6%,说明上述计算公式具有较高精度,足以满足工程计算的要求。(2)当试验接近于试品的最大电容计算值时,试品上的电压可能超过按变压比决定的数值,为了降低电压谐振的效应,应使变压器二次线圈的漏抗尽可能小,同时应在输出回路加装防过压装置。(3)因电压与气隙δ无关,因而应先在较低电压下进行调谐,当谐振发生后,再将输出电压升高到试品的试验值。(4)在气隙调节过程中,变压器的铁心和机械传动机构受到很大的电磁力作用,造成较强的振动、噪声,严重时会损坏谐振变压器的部件。因此这种装置的机械结构应特殊设计。

 

 

 

 

 

 

 

 

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