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电力技术
变频谐振串并联试验装置(110kV)
时间:2022-11-28

中试控股技术研究院鲁工为您讲解:变频谐振串并联试验装置(110kV)

ZSBP-650KVA/52KV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-650KVA/52KV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-650KVA/52KV变频串联谐振耐压试验装置
一、适用范围
35kV/300mm2的电缆,长度5km,电容量≤0.99uF试验频率为30-300Hz,试验电压52kV。
二、系统主要性能及参数
1、电源电压:   380V±10%、50Hz;
2、额定容量:   650KVA;
3、输出电压:     52KV, 
4、输出电流:     2.5A . 12.5A
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40KW                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:  40KW
c) 工作电源:      交流220V/380V、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:  80A
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38KVA            1台
a) 额定容量:    38KVA
b) 输入电压:     500V
c) 输出电压:  3KV
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:    65Kg ;
3、高压电抗器 65/26          10台
a) 额定容量:  65KVA
b) 额定电压:   26KV
c) 额定电流:  2.5A
e) 品质因素:  Q≥30 
f) 结    构:  干式;
g)  重    量: 75Kg/台
h) 连续运行时间:≥ 1小时
4、 电容分压器  60/0.0028                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:    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。
五、供货清单一览表             
1、变频电源 40KW 1
2、励磁变压器 20KVA 1
3、高压电抗器 65/26(26KV/2.5A) 10
4、电容分压器 60/0.0028(60KV) 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; 












变频串联谐振耐压成套试验装置: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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变频串联谐振耐压成套试验装置|中试控股



串联谐振的工作原理是利用励磁变压器激发串联谐振回路,调节变频控制器的输出频率,使回路电感L和试品C串联谐振,谐振电压即为加到试品上的电压。它的操作方法介绍如下:


(1)BPXZ串联谐振用于10KV电缆的耐压装置,励磁变压器一般接低端;


(2)用于10KV和35KV电缆的耐压装置,10KV电缆耐压励磁变压器接低端,35KV电缆耐压励磁变压器接较高端;


(3)用于10KV、35KV和110KV电缆的耐压装置:10KV、35KV电缆耐压励磁变压器接低端,110KV电缆耐压励磁变压器接高端;


(1)BPXZ串联谐振用于电机的耐压装置,励磁变压器一般接低端;


(2)用于电机和电缆的耐压装置,电缆耐压励磁变压器接低端,电机耐压励磁变压器接高端;


(3)通常情况下,用于电机耐压的谐振装置兼容较低电压的电缆。
注意事项:


(1)BPXZ串联谐振用于开关、GIS、变压器的耐压装置,励磁变压器的输出电压一般较高;


(2)用于开关、GIS的耐压装置,励磁变压器接高端,变压器耐压励磁变压器接低端;


(3)通常情况下,改种型号的谐振装置兼容较较短长度的电缆,励磁变压器接低端;


(4)用于开关及较低电容量的试品交流耐压试验时,需要将所有电抗器串联在高压回路中,可以确保谐振;


(5)用于开关、GIS、变压器的耐压时,需要将电抗器串联连接,电抗器串联只数按照实际的试验电压确定。


工作原理
变频串联谐振装置采用ARM和FPGA高速数字信号处理器,实现整个试验过程的高水平控制,FPGA高速数字信号处理器程实时计算出输出波形,实时改变波形输出,实时测量高压电压值及变频器电源主回路参数,并返回测量参数,运行状态给ARM,实时采样保护信号,快速关闭电源输出及其波形发生器。


技术特点
1波形为脉宽电压调节的方波。


2系统运行过程中对电压连续监控,当电源电压波动或电源频率波动导致高压电压波动时,自动3.微调电压至设置电压值。


3自动扫频,寻找谐振点.频率范围20-300Hz,可手动设置扫频范围,扫频最大耗时2分钟(全频扫), 频率分辨率0.01Hz。


4自动试验,用户可设置试验程序,试验程序分为5段,系统自动按设置的程序完成试验过程。


5强大的保护及报警功能:过流保护,过压保护和闪络保护。


6试验结果打印。


步骤/方法


面板操作说明


【1】变频电源的输出航插,连接到激励变压器输入端


【2】变频电源的输入航插


【3】变频电源电源输入总开关


【4】变频电源电源输入控制开关


【5】变频电源220V输出航插,连接到激励变压器的风扇输入端


【6】旋转鼠标“频率”(手动试验:调节频率;自动试验:设置阶段耐压时间)


【7】320x240液晶显示器


【8】旋转鼠标“电压”(手/自动试验:设置试验参数;手动试验:调节目标电压;自动试验:设置阶段目标电压)


【9】键盘,用来操作菜单


【10】打印机


【11】分压器的电压输入插孔


【12】变频电源接地端子


【13】高压指示灯/高压制动


【14】USB接口,此功能只在厂内生产仪器调试时使用;不具备其他功能。


注意: 当220V电源接入变频电源插座且面板上空开合上时,变频电源220V 输出航插上已经带有220V电压,此时严禁碰触此航插插针。应在合空开前接好所有试验连线。 
从负载谐振方式划分,可以为并联逆变器和串联逆变器两大类型,下面列出串联逆变器和并联逆变器的主要技术特点及其比较:串联逆变器和并联逆变器的差别,源于它们所用的振荡电路不同,前者是用L、R和C串联,后者是L、R和C并联。
串联逆变器的负载电路对电源呈现低阻抗,要求由电压源供电。因此,经整流和滤波的直流电源末端,必须并接大的滤波电容器。当逆变失败时,浪涌电流大,保护困难。并联逆变器的负载电路对电源呈现高阻抗,要求由电流源供电,需在直流电源末端串接大电抗器。但在逆变失败时,由于电流受大电抗限制,冲击不大,较易保护。
(二)串联谐振和并联谐振区别一
1、串联逆变器的输入电压恒定,输出电压为矩形波,输出电流近似正弦波,换流是在晶闸管上电流过零以后进行,因而电流总是超前电压一φ角。
并联逆变器的输入电流恒定,输出电压近似正弦波,输出电流为矩形波,换流是在谐振电容器上电压过零以前进行,负载电流也总是越前于电压一φ角。这就是说,两者都是工作在容性负载状态。
2、串联逆变器是恒压源供电,为避免逆变器的上、下桥臂晶闸管同时导通,造成电源短路,换流时,必须保证先关断,后开通。即应有一段时间(t)使所有晶闸管(其它电力电子器件)都处于关断状态。此时的杂散电感,即从直流端到器件的引线电感上产生的感生电势,可能使器件损坏,因而需要选择合适的器件的浪涌电压吸收电路。此外,在晶闸管关断期间,为确保负载电流连续,使晶闸管免受换流电容器上高电压的影响,必须在晶闸管两端反并联快速二极管。
并联逆变器是恒流源供电,为避免滤波电抗Ld上产生大的感生电势,电流必须连续。也就是说,必须保证逆变器上、下桥臂晶闸管在换流时,是先开通后关断,也即在换流期间(tγ)内所有晶闸管都处于导通状态。这时,虽然逆变桥臂直通,由于Ld足够大,也不会造成直流电源短路,但换流时间长,会使系统效率降低,因而需缩短tγ,即减小Lk值。


(三)串联谐振和并联谐振区别三
1、串联逆变器的工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率,即应确保有合适的t时间,否则会因逆变器上、下桥臂直通而导致换流的失败。并联逆变器的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率,以确保有合适的反压时间t,否则会导致晶闸管间换流失败;但若高得太多,则在换流时晶闸管承受的反向电压会太高,这是不允许的。
2、串联逆变器的功率调节方式有二:改变直流电源电压Ud或改变晶闸管的触发频率,即改变负载功率因数cosφ。并联逆变器的功率调节方式,一般只能是改变直流电源电压Ud。改变cosφ虽然也能使逆变输出电压升高和功率增大,但所允许调节范围小。
3、串联逆变器在换流时,晶闸管是自然关断的,关断前其电流已逐渐减小到零,因而关断时间短,损耗小。在换流时,关断的晶闸管受反压的时间(t+tγ)较长


(四)串联谐振和并联谐振区别四
并联逆变器在换流时,晶闸管是在全电流运行中被强迫关断的,电流被迫降至零以后还需加一段反压时间,因而关断时间较长。相比之下,串联逆变器更适宜于在工作频率较高的感应加热装置中使用


1、串联逆变器的晶闸管所需承受的电压较低,用380V电网供电时,采用1200V的晶闸管就行,但负载电路的全部电流,包括有功和无功分量,都需流过晶闸管。逆变晶闸管丢失脉冲,只会使振荡停止,不会造成逆变颠覆。
并联逆变器的晶闸管所需承受的电压高,其值随功率因数角φ增大,而迅速增加。但负载本身构成振荡电流回路,只有有功电流流过逆变晶闸管,而且逆变晶闸管偶而丢失触发脉冲时,仍可维持振荡,工作比较稳定。
2、串联逆变器可以自激工作,也可以他激工作。他激工作时,只需改变逆变触发脉冲频率,即可调节输出功率;而并联逆变器一般只能工作在自激状态。
3、在串联逆变器中,晶闸管的触发脉冲不对称,不会引入直流成分电流而影响正常运行;而在并联逆变器中,逆变晶闸管的触发脉冲不对称,则会引入直流成分电流而引起故障。
(五)串联谐振和并联谐振区别五
1、串联逆变器起动容易,适用于频繁起动工作的场合;而并联逆变器需附加起动电路,起动较为困难。
2、串联逆变器中的晶闸管由于承受矩形波电压,故du/dt值较大,吸收电路起着关键作用,而对其di/dt要求则较低。在并联逆变器中,流过逆变晶闸管的电流是矩形波,因而要求大的di/dt,而对du/dt的要求则低一些。
3、串联逆变器的感应加热线圈与逆变电源(包括槽路电容器)的距离远时,对输出功率的影响较小。如果采用同轴电缆或将来回线尽量靠近(扭绞在一起更好)敷设,则几乎没有影响。而对并联逆变器来说,感应加热线圈应尽量靠近电源(特别是槽路电容器),否则功率输出和效率都会大幅度降低。
4、串联逆变器感应线圈上的电压和槽路电容器上的电压,都为逆变器输出电压的Q倍,流过感应线圈上的电流,等于逆变器的输出电流。并联逆变器的感应线圈和槽路电容器上的电压,都等于逆变器的输出电压,而流过它们的电流,则都是逆变器输出电流的Q倍。

 

 

 

 

 

 

 

 

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