ZTXZ-135kVA/108kV/27kV变频串联谐振耐压试验装置技术方案

一、系统执行标准

  GB50150-2016  《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》
                                                  
  DL/T849.6-2004   《电力设备专用测试仪器通用技术条件6部分：高压谐振试验装置》
                                                  
  JB/T9641-1999  《试验变压器》
                                                  
  GB10229   《电抗器》
                                                  
  GB/T.311-1997  《高压输变电设备的绝缘与配合》
                                                  
  DL/T846-2004   《高电压测试设备通用技术条件》
                                                  
  GB4793-1984  《电子测量仪器安全要求》
                                                  
  GB2900   《电工名词术语》
                                                  
  GB4208  《外壳防护等级》
                                                  
  GB191   《包装贮运标志》
                                                  
  GB/T16927-1997  《高电压试验技术》                                                   

二、工作环境

  1.环境温度：－150C –40 0C;
                                                  
  2.相对湿度：≤90%RH;
                                                  
  3.海拔高度: ≤3500米；                                                   

三、装置主要适用范围

  1、满足300mm2,10kV 电缆交流耐压试验，长度3km，电容≤1.11uF,试验频率30~300Hz,试验电压U≤22kV。
                                                  
  2、满足300mm2,35kV 电缆交流耐压试验，长度1km，电容≤0.19uF,试验频率30~300Hz,试验电压U≤52kV。
                                                  
  3、满足100MVA/35kV以下变压器交流耐压试验，电容≤0.02uF,试验频率45~65Hz,试验电压U≤68kV。
                                                  
  4、满足10kV变电站系统交流耐压试验，试验频率30~300Hz,试验电压U≤42kV。
                                                  
  5、满足35kV变电站系统交流耐压试验，试验频率30~300Hz,试验电压U≤100kV。
                                                  
四、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 大被试品电流； 1.25A
                                                  
  4.1.4 大试验容量： 135kVA
                                                  
  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： 单相220V或三相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： ＜3500m
                                                  
  4.1.12 噪声： ≤50dB                                                   

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。                                                   

五、装置容量确定

  1、满足300mm2,10kV 电缆交流耐压试验，长度3km，电容≤1.11uF,试验频率30~300Hz,试验电压U≤22kV。
频率取30Hz
                                                  
    试验电流 I=2πFYU试 =2π×30×1.11×10-6×22×103=4.6A
                                                  
    对应电抗器电感量 L=1/ω2C=25H
                                                  
  设计四节电抗器，将四节电抗器并联使用,则单节电抗器的参数为33.75kVA/27kV/1.25A/100H，装置总容量为135kVA。
                                                  
  验证：1.满足100MVA/35kV以下变压器交流耐压试验，电容≤0.02uF,试验频率45~65Hz,试验电压U≤68kV。
                                                  
    使用电抗器四节串联，此时电感量为L=1004=400H,
                                                  
    试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√400×0.02×10-6)=56.3Hz。
                                                  
    试验电流I=2πFYU试 =2π×56.3×0.02×10-6×68×103=0.48A。
                                                  
  2.满足300mm2，35kV 电缆交流耐压试验，长度1km，电容≤0.19uF,试验频率30~300Hz,试验电压U≤52kV。
                                                  
  使用电抗器二节串联二组并联，此时电感量为L=1002/2=100H,
                                                  
    试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√100×0.19×10-6)=36.5Hz。
                                                  
      试验电流I=2πFYU试 =2π×36.5×0.19×10-6×52×103=2.3A。
                                                  
  结论：装置容量定为135kVA/108kV/27kV，分四节电抗器，电抗器单节为33.75kVA/27kV/1.25A/100H，使用电抗器组合能满足上述被试品的试验要求。
                                                  
六、试验时使用关系表
                                                  
设备组合
                                                  
试品 电抗器33.75kVA/27kV 四节 激励变压器输出端选择

  满足10kV/300mm2电缆, (试验电压22kV,试验时间5min)
                                                  
      长度750m以下 使用电抗器一节 1.5kV
                                                  
      长度750~1500m 使用电抗器二节并联 1.5kV
                                                  
      长度1500~2250m 使用电抗器三节并联 1.5kV
                                                  
      长度2250~3000m 使用电抗器四节并联 1.5kV
                                                  
  满足35kV/300mm2电缆, (试验电压52kV,试验时间60min)
                                                  
      长度500m以下 使用电抗器二节串联 3kV
                                                  
      长度500~1000m 使用电抗器二节串联二组并联 3kV
                                                  
      满足100MVA/35kV以下变压器, (试验电压68kV,试验时间1min) 使用电抗器四节串联 3kV
                                                  
      满足35kV变电站系统, (试验电压100kV,试验时间1min) 使用电抗器四节串联 6kV
                                                  
      满足10kV变电站系统, (试验电压28kV,试验时间1min) 使用电抗器四节串联 3kV
                                                  
七、主要部件的技术规范及性能
                                                  
  7.1 变频电源控制箱 ZTXZ-7.5kVA/220V/380V 1台
                                                  
    7.1.1 技术参数
                                                  
      7.1.1.1 输入工作电源： 单相220V或相380V±5%，50Hz。
                                                  
      7.1.1.2 输出电压和电流： 0～400V，大电流18A。
                                                  
      7.1.1.3 输出频率： 30～300Hz，频率调节细度0.1Hz，不稳定度＜0.05%。
                                                  
      7.1.1.4 额定输出容量： 7.5kVA
                                                  
      7.1.1.5 外形尺寸和重量： 360×230×320mm；18kg
                                                  
  7.1.2 性能特点
                                                  
      7.1.2.1 参数设置：可对试验电压、耐压时间、试验模式、试验电流、等参数进行设置或选择。
                                                  
      7.1.2.2 试验模式：手动试验模式、自动试验模式
                                                  
        a、手动试验模式：具备升压、调谐（含手动、自动）、降压（手控自动）功能等。
                                                  
        b、自动试验模式：进入试验状态后，自动进行调谐、升压、计时、降压、切断主回路并转到试验结果界面。
                                                  
      7.1.2.3 保护功能及其信息提示：具备高压过压、低压过流保护，以及失谐保护、零位、放电保护等多重保护功能。
                                                  
      7.1.2.4 数据存储功能：试验结果保存、回查等。
                                                  
        a、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，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200次试验记录。
                                                  
        b、数据查询：可将已保存的试验结果数据显示到屏幕上。
                                                  
      7.1.2.5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%。
                                                  
      7.1.2.6 调频范围设定：调频范围可设为20～300Hz。
                                                  
      7.1.2.7 过压保护功能：软件过压保护值，丰富的高压过压保护功能，更具安全性，有效保护人身、设备及试品的安全。
                                                  
      7.1.2.8过电流保护：可人工设定过电流保护值；当整套装置的输出电流达到保护整定值时，自动切除整套装置
                                                  
      7.1.2.9击穿保护：具有放电或闪络保护功能，当高压侧发生对地闪络时，自动切除整套装置。不会对试验设备和人身造成伤害，变频电源内电子元件不会击穿
                                                  
      7.1.2.10断电保护：试验电源断电后，装置能快速保护
                                                  
  7.2 激励变压器 JLB-7.5kVA/1.5kV/3kV/6kV/0.2kV/0.4kV 1台
                                                  
    配置特点：将高电压、小电流、短时间与低电压、大电流、长时间的试品试验分开处理，配置不同抽头励磁变，以保证励磁变压器的大利用率及重量轻。10kV以下电缆试验时，使用1.5kV输出端;35kV电缆,10kV变电站电气设备试验时,使用3kV输出端; 35kV变电站电气设备试验时,使用5kV输出端。
                                                  
    7.2.1 技术参数
                                                  
      7.2.1.1 额定容量： 7.5kVA
                                                  
      7.2.1.2 输入电压： 0～400V
                                                  
      7.2.1.3 输出电压： 1.5kV;3kV;6kV
                                                  
      7.2.1.4 工作频率范围： 30～300Hz
                                                  
      7.2.1.5 工作时间： 60min
                                                  
      7.2.1.6 外形尺寸和重量：360×280×360mm；50kg
                                                  
      7.2.1.7 适用范围： 电气主设备试验及电缆试验
                                                  
    7.2.2 性能特点
                                                  
      7.2.2.1 激励变为干式结构，无漏油之虑。
                                                  
      7.2.2.2 高、低压绕组及铁芯间均设静电屏蔽层，既是励磁变压器，又是隔离变压器。
                                                  
      7.2.2.3 内置过压保护，防止击穿反击。
                                                  
    7.3 高压谐振电抗器 DK-33.75kVA/27kV 4台
                                                  
      7.3.1 技术参数
                                                  
      7.3.1.1 额定高工作电压： 27kV（有效值）
                                                  
      7.3.1.2 额定大工作电流： 1.25A（有效值）
                                                  
      7.3.1.3 额定容量： 33.75kVA
                                                  
      7.3.1.4 额定电感量： 100H
                                                  
      7.3.1.5工作频率： 30～300Hz
                                                  
      7.3.1.6 工作时间： 60min
                                                  
      7.3.1.7 外形尺寸和重量： φ300×350mm；40kg/台
                                                  
      7.3.2 性能特点
                                                  
      7.3.2.1 高压谐振电抗器采用真空环氧整体浇注，外有憎水层，防潮性能好，绝缘耐热等级F级，满足干式电抗器规范要求。
                                                  
      7.3.2.2 电抗器为便携式，体积小，重量轻。
                                                  
      7.3.2.3 电抗器配有防涡流绝缘底座，串联时分组重叠，以降低总体高度减轻劳动强度，增强安全稳定性。
                                                  
    7.4 电容分压器 FY-110kV/2000pF 1台
                                                  
      7.4.1 技术参数
                                                  
      7.4.1.1 工作方式： 纯电容式
                                                  
      7.4.1.2 额定电压： 110kV有效值
                                                  
      7.4.1.3 额定电容量： 2000pF
                                                  
      7.4.1.4 工作频率： 30～300Hz
                                                  
      7.4.1.5 测量误差： ＜1.5%
                                                  
      7.4.1.6 外形尺寸和重量： φ120×1000mm；8kg
                                                  
      7.4.2 性能特点
                                                  
      7.4.2.1 额定电压下可连续运行1小时。
                                                  
      7.4.2.2 在30～300Hz范围内，其精度和稳定度保持要求不变。
                                                  
      7.4.2.3 在20℃、0.4～0.5UN下介损值：≤0.15
                                                  
      7.4.2.4 分压比误差：有效值时≤1.5%，
                                                  
      7.4.2.5 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30~300H内分压比不变。
                                                  
      7.4.2.6 电压测量通过专用测试引线引至变频电源进行测量。
                                                  
    7.5 补偿电抗器 BC-70kV/10000pF 1台
                                                  
      7.5.1 技术参数
                                                  
      7.5.1.1 工作方式： 纯电容式
                                                  
      7.5.1.2 额定电压： 70kV有效值
                                                  
      7.5.1.3 额定电容量： 10000pF
                                                  
      7.5.1.4 工作频率： 30～300Hz
                                                  
      7.5.1.5 外形尺寸和重量： φ150×1100mm；10kg
                                                  
      7.5.2 性能特点和作用
                                                  
      7.5.2.1 额定电压下可连续运行1小时。
                                                  
      7.5.2.2 在30～300Hz范围内，稳定度保持不变。
                                                  
      7.5.2.3 补偿电容用在短电缆（小于10米）以及变压器耐压情况下进行电容 补偿，可以方便找到谐振点和降低谐振频率。
                                                  
八、系统的基本配置
                                                  
  (一)主要部件一览表