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變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置 270kVA/270kV技術(shù)方案
一、 變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置 滿足試品范圍
1、10kV/300mm2電纜3km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤1.11uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓22kV，試驗(yàn)時間5min。（該諧振設(shè)備支持試驗(yàn)電壓為18kV時，連續(xù)運(yùn)行60min)
2、35kV/300mm2電纜1km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.19uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓52kV，試驗(yàn)時間60min。
3、110kV/630mm2電纜0.2km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.0376uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓128kV，試驗(yàn)時間60min。
4、110kV/63000kVA主變?nèi)^緣交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.02uF，試驗(yàn)頻率45-65Hz，試驗(yàn)電壓不超過160kV，試驗(yàn)時間1min。
5、110kV及以下電壓等級GIS，開關(guān)母線母排等變電站設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓不超過265kV，試驗(yàn)時間1min。
二、變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置 裝置主要組成
序號 | 設(shè)備名稱 | 規(guī)格型號 | 單位 | 數(shù)量 |
1 | 變頻電源 | KDXZ-15kW | 臺 | 1 |
2 | 激勵變壓器 | KDJL-15kVA/4/8/16kV/0.4kV | 臺 | 1 |
3 | 高壓電抗器 | KDK-45kVA/45kV | 臺 | 6 |
4 | 電容分壓器 | KDFY-500pF/270kV | 套 | 1 |
三、變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置 主要功能及特征
KDXZ系列變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置，采用調(diào)節(jié)電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實(shí)現(xiàn)諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設(shè)備重量輕體積小，在國內(nèi)外得到了廣泛好評和應(yīng)用，是當(dāng)前高電壓試驗(yàn)的新方法和潮流。
我公司調(diào)頻諧振裝置主要功能及其技術(shù)特點(diǎn)：
1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)失諧（閃絡(luò)）等保護(hù)功能，過壓過流保護(hù)值可以根據(jù)用戶需要整定，試品閃絡(luò)時閃絡(luò)保護(hù)動作并能記下閃絡(luò)電壓值，以供試驗(yàn)分析。
2、整個裝置單件重量很輕，便于現(xiàn)場使用。
3、裝置具有三種工作模式：全自動模式、手動模式、自動調(diào)諧手動升壓模式；方便用戶根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇，提高試驗(yàn)速度。
4、能存儲和異地打印數(shù)據(jù)，存入的數(shù)據(jù)編號是數(shù)字，方便用戶識別和查找。
5、裝置自動掃頻時頻率起點(diǎn)可以在規(guī)定范圍內(nèi)任意設(shè)定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點(diǎn)。
6、采用DSP平臺技術(shù)，可根據(jù)用戶需要增減功能和升級，人機(jī)交換界面更為人性化。
7、所需電源容量大大減小。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產(chǎn)生高電壓和大電流的，在整個系統(tǒng)中，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此試驗(yàn)所需的電源功率只有試驗(yàn)容量的1/Q。
8、設(shè)備的重量和體積大大減少。串聯(lián)諧振裝置中，省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗(yàn)變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗(yàn)容量的1/Q，使得系統(tǒng)重量和體積大大減少，一般為普通試驗(yàn)裝置的1/10-1/30。
9、有效改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。
10、防止大的短路電流燒傷故障點(diǎn)。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當(dāng)試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的1/Q，而用并聯(lián)諧振或者試驗(yàn)變壓器做耐壓試驗(yàn)時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數(shù)百倍。串聯(lián)諧振能有效的找到絕緣弱點(diǎn)，又不存在大的短路電流燒傷故障點(diǎn)的憂患。
11、不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。試品發(fā)生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復(fù)電壓的再建立過程很長，很容易在再次達(dá)到閃絡(luò)電壓前斷開電源，這種電壓的恢復(fù)過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。
四、 變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置 主要技術(shù)參數(shù)
1. 額定容量：270kVA
2. 額定電壓：45kV；90kV;135kV;270kV
3. 額定電流：6A；3A; 2A; 1A
4. 測量精度：系統(tǒng)有效值1.5級
5. 工作頻率：30-300Hz
6. 裝置輸出波形：正弦波
7. 品質(zhì)因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)
8. 波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%
9. 輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz
10. 工作時間：額定負(fù)載下允許連續(xù)60min；過壓1.1倍1分鐘
11. 溫 升：額定負(fù)載下連續(xù)運(yùn)行60min后溫升≤65K
12. 保護(hù)功能：過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)失諧（閃絡(luò)）等保護(hù)功能
13. 環(huán)境溫度：－20℃-55℃
14. 相對濕度：≤90%RH
15. 海拔高度:≤3000米
五、 變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置 裝置容量驗(yàn)證
裝置容量定為270kVA，分六節(jié)電抗器，電抗器單節(jié)為45kVA/45kV/1A/110H，
驗(yàn)證：1、10kV/300mm2電纜3km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤1.11uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓22kV，試驗(yàn)時間5min。（該諧振設(shè)備支持試驗(yàn)電壓為18kV時，連續(xù)運(yùn)行60min)
使用電抗器六節(jié)并聯(lián)，則L=110/6=18.33H ，則：
試驗(yàn)頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√18.33×1.11×10-6)=35.28Hz
試驗(yàn)電流：I=2πfCU試 =2π×35.28×1.11×10-6×22×103=5.41A
2、35kV/300mm2電纜1km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.19uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓52kV，試驗(yàn)時間60min。
使用電抗器兩節(jié)串聯(lián)（互感系數(shù)1.15）三組并聯(lián)，則L=110×2×1.15/3=84.33H ，則：
試驗(yàn)頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√84.33×0.19×10-6)=39.76Hz
試驗(yàn)電流：I=2πfCU試 =2π×39.76×0.19×10-6×52×103=2.47A
3、110kV/630mm2電纜0.2km的交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.0376uF，試驗(yàn)頻率30-300Hz，試驗(yàn)電壓128kV，試驗(yàn)時間60min。
使用電抗器三節(jié)串聯(lián)（互感系數(shù)1.2）兩組并聯(lián)，則L=110×3×1.2/2=198H ，則：
試驗(yàn)頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√198×0.0376×10-6)=58.33Hz
試驗(yàn)電流：I=2πfCU試 =2π×58.33×0.0376×10-6×128×103=1.76A
5、110kV/63000kVA主變?nèi)^緣交流耐壓試驗(yàn)，電容量≤0.02uF，試驗(yàn)頻率45-65Hz，試驗(yàn)電壓不超過160kV，試驗(yàn)時間1min。
使用電抗器四節(jié)串聯(lián)（互感系數(shù)1.25），則L=110×4×1.25=550H ，則：
試驗(yàn)頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√550×0.02×10-6)=47.99Hz
試驗(yàn)電流：I=2πfCU試 =2π×47.99×0.02×10-6×160×103=0.96A
滿足實(shí)驗(yàn)要求。
六、 試驗(yàn)時設(shè)備組合方式
組合方式 被試品對象 | 電抗器選擇 （45kVA/45kV六節(jié)） | 激勵變壓器 輸出端選擇 | 試驗(yàn)電壓(kV) |
10kV/300mm2電纜3km | 使用電抗器六節(jié)并聯(lián)（其中三節(jié)電抗器接地） | 4kV | ≤22kV |
35kV/300mm2電纜1km | 使用電抗器兩節(jié)串聯(lián)三組并聯(lián) | 4kV | ≤52kV |
110kV/630mm2電纜0.2km | 使用電抗器三節(jié)串聯(lián)兩組并聯(lián) | 4kV | ≤128kV |
110kV/63000kVA主變?nèi)^緣 | 使用電抗器四節(jié)串聯(lián) | 8kV | ≤160kV |
110kV及以下電壓等級GIS，開關(guān)母線母排等變電站設(shè)備 | 使用電抗器六節(jié)串聯(lián) | 16kV | ≤265kV |
七、 系統(tǒng)配置參數(shù)
(一) 變頻電源XZ-15kW 1臺
1) 額定輸出容量：15kW
2) 工作電源：220/380±10%V（單/三相），工頻
3) 輸出電壓：0–400V
4) 額定輸入電流：37.5A
5) 額定輸出電流：37.5A
6) 電壓分辨率：0.01kV
7) 電壓測量精度：1.5%
8) 頻率調(diào)節(jié)范圍：30–300Hz
9) 頻率調(diào)節(jié)分辨率：≤0.1Hz
10) 頻率穩(wěn)定度：0.1%
11) 運(yùn) 行 時 間：額定容量下連續(xù)60min
12) 溫 升：額定容量下連續(xù)運(yùn)行60min元器件最高溫度≤65K
13) 噪 聲 水 平：≤50dB
14) 尺寸（長寬高mm）：460×340×420
15) 重 量：約15kg
(二) 激勵變壓器JL-15kVA/4/8/16kV/0.4kV 1臺
1) 額定容量：15kVA
2) 輸入電壓：0-400V
3) 輸出電壓：4/8/16kV
4) 結(jié) 構(gòu)：干式
5) 尺寸（長寬高mm）：520×520×460
6) 重 量：約110kg
(三) 高壓電抗器DK-45kVA/45kV 6節(jié)
1) 額定容量：45kVA;
2) 額定電壓：45kV
3) 額定電流：1A
4) 電 感 量：110H/單節(jié)
5) 品質(zhì)因素：Q≥30 (f=45Hz)
6) 結(jié) 構(gòu)：干式
7) 尺寸（內(nèi)徑高mm）：∅282×435
8) 重 量：約45kg
(四) 電容分壓器FY-500pF/270kV 1套
1) 額定電壓：270kV
2) 高壓電容量：500pF
3) 介質(zhì)損耗：tgσ≤0.5%
4) 分 壓 比：3000：1
5) 測量精度：有效值1.5級
6) 尺寸（內(nèi)徑高mm）：∅140×1000
7) 重 量：約8kg
八、 供貨清單
序號 | 設(shè) 備 名 稱 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 |
1 | 變頻電源 | KDXZ-15kW | 臺 | 1 |
2 | 激勵變壓器 | KDJL-15kVA/4/8/16kV/0.4kV | 臺 | 1 |
3 | 高壓電抗器 | DK-45kVA/45kV | 臺 | 6 |
4 | 電容分壓器 | KDFY-500pF/270kV | 套 | 1 |
5 | 串聯(lián)諧振測試線 | 套 | 1 | |
6 | 出廠檢驗(yàn)報告 | 份 | 1 | |
7 | 使用說明書 | 份 | 1 | |
8 | 產(chǎn)品合格證 | 份 | 1 | |
9 | 裝箱清單 | 份 | 1 |
