变频串联谐振耐压成套装置选型指南

1350kVA/270kV 变频串联谐振耐压试验装置

（技术方案）

1、 变频串联谐振基本原理：

1．1变频串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容组成LC串联回路，调节变频电源输出的电压频率，实现串并联谐振，在被试品上获得高电压，是当前高电压试验的一种新方法，深受专家好评，在国内外已经得到广泛的使用。

2、 变频串联谐振试验装置特点：

2．1变频串联谐振试验装置具有输出容量大，输出电压高、可任意组合电抗器针对不同试品的交流耐压试验。

2．2变频串联谐振试验装置具有体积小、重量轻、每件重量不超过50kg、特别方便野外试验。

2．3变频串联谐振试验装置具有保护功能好、有过压保护、过流保护、时间保护、闪络保护、过热保护、模块保护等功能。

2．4变频串联谐振试验装置具有操作简单，并具有手动和自动两档。

2．5变频串联谐振试验装置采用大屏幕、使试验数据一目了然，并可打印试验结果。

2．6变频串联谐振试验装置具有试品击穿后无过电压之虞，对试品的损坏相当小。

2．7变频串联谐振试验装置试验所需电源容量小，仅是工频变压器试验所需电源容量的几分之一，解决现场电源难找的问题。

3、 适用范围：

3．1满足630mm²/35kV电缆，长度4公里的交流耐压试验。

3．2满足1000mm²/110kV电缆，长度1公里的交流耐压试验。

3．3满足110kV变压器、断路器、GIS、隔离开关、套管、绝缘子等高压电器的交流耐压试验。

4、使用环境条件：

4．1 环境温度：-10℃～40℃

4．2 相对湿度：不大于90%

4．3 海拔高度：2500米以下

5、设备制造引用和执行标准

5．1 DL/T849.6—2004      高压谐振试验装置；

5．2 GB 6450—1986       干式电力变压器；

5．3 DL/T848.2—2004      试验变压器； 

5．4 GB/10229—1988       电抗器； 

5．5 GB/T11920—1989      控制装置通用技术条件；

5．6 GB/T16927.1—1997    高电压试验技术；

5．7 IEC358—1990         耦合电容器和电容分压器。

6、装置容量确定：

6．1  630mm²/35kV交联电缆，长度4公里的交流耐压试验，额定电容量0.256uF/km，

试验频率为30-300Hz，最高试验电压52kV，试验时间60min。

试验电流 I=2πfCU_试=2π×35×0.256×4×10^-6×52×10³=11.7A

对应电抗器电感量 L=1/ω²C=20.2H

6．2  1000mm²/110kV交联电缆，长度1km的交流耐压试验，额定电容量0.231uF，试验频率为30-300Hz，最高试验电压128kV，试验时间60min。

试验电流 I=2πfCU_试=2π×35×0.231×10^-6×128×10³=6.5A

对应电抗器电感量 L=1/ω²C=89.6H

6．3  110kV变压器、断路器、GIS、隔离开关、套管、绝缘子等高压电器的交流耐压试验，额定电容量≤0.02uF，试验电压260kV，试验时间1min，试验频率30～300Hz的交流耐压试验。试验频率取50Hz。

试验电流 I=2πfCU_试=2π×50×0.02×10^-6×260×10³=1.63

对应电抗器电感量 L=1/ω²C=507H

※：根据以上试验电压、电流、频率、电感量即设计10台电抗器，则单台电抗器为45kV/3A/55H.

验证1：  630mm²/35kV交联电缆，长度4公里的交流耐压试验，额定电容量1.024uF，试验频率为30-300Hz，最高试验电压52kV，试验时间60min。

☆：使用10台电抗器2串5并,此时电抗器额定电感量为22H，额定电压为90kV,额定电流为15A。

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√22×1.024×10^-6)=33.5Hz

试验电流 I=2πfCU_试=2π×33.5×1.024×10^-6×52×10³=11.2A

验证2：  1000mm²/110kV交联电缆，长度1km的交流耐压试验，额定电容量0.231uF，试验频率为30-300Hz，最高试验电压128kV，试验时间60min。

☆：使用9台电抗器3串3并,此时电抗器额定电感量为55H，额定电压为135kV,额定电流为9A。

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√55×0.231×10^-6)=44.6Hz

试验电流 I=2πfCU_试=2π×44.6×0.231×10^-6×128×10³=8.3A

验证3：110kV变压器、断路器、GIS、隔离开关、套管、绝缘子等高压电器的交流耐压试验，额定电容量≤0.02uF，试验电压260kV，试验时间1min，试验频率30～300Hz的交流耐压试验。

☆：使用6台电抗器串联,此时电抗器额定电感量为330H，额定电压为270kV,额定电流为3A。

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√330×0.02×10^-6)=61.9Hz

试验电流 I=2πfCU试=2π×61.9×0.02×10^-6×260×10³=2.0A

总结:装置容量定为1350kVA/130KV;分10台电抗器，电抗器单台为135kVA/45kV/3A通过组合使用能满足上述被试品的试验要求。

7、主要功能及参数：

7．1调频谐振试验装置系统参数：

7．1．1．输入电压：380V或220V±10%   50Hz；

7．1．2．额定输出电压调节范围：0 ~ 270kV；

7．1．3．最大试验容量：1350kVA；

7．1．4．谐振电压波形：正弦波、畸变率：≤0.5%；

7．1．5．输出电压不稳定度：≤0.5%；

7．1．6．输出频率范围：25～320Hz；

7．1．7．频率调节分辨率：0.01Hz；

7．1．8．品质因数Q值：额定负载下不小于50；

7．1．9．绝缘水平：1.2倍额定电压耐压1min；

7．1．10．额定电流下连续运行时间不低于30 min；

7．1．11．电压测量精度：1级；

7．1．12．噪   声：≤45dB；

7．1．13．该装置配备以下保护功能：

        设备有手动试验、自动调谐及自动试验；

过电压保护、过电流保护、放电保护、断电保护、零启动保护。

试验数据大屏幕显示、中文菜单、可打印输出、打印机为嵌入式。

7．2 变频电源：(1台)

7．2．1．额定输出容量：50kVA；

7．2．2．输入电源：380V或220V±10%  50Hz；

7．2．3．额定输入电流：131.5A；

7．2．4．额定输出电压：0-400V可调、单相、输出电压不稳定度0.05%；

7．2．5．额定输出电流：125A；

7．2．6．频率调节范围：25～320Hz；

7．2．7．额定容量下连续运行为规定工作时间下最高温升≤60K；

7. 2. 8 性能特点：

a.参数显示：触摸大屏幕液晶界面显示系统。

可显示谐振电压(即试验前设置的目标电压)、试验频率、测量频率、低压电压、低压电流、耐压时间、过压保护、过流保护、闪络保护、阶段升压及阶段计时、操作模式切换、电容，电感，频率互换计算、参数查询等, 还可显示频率曲线、电压曲线等可直观地判断当次试验谐振频率准确及稳定性。

b.参数设置：大屏幕触摸液晶彩屏直接完成各种参数的设置。可对起始频率、终止频率、起始电压、阶段升压和计时、测量分压器变比、激励变变比、过压保护、过流保护、闪络保护、试验模式、电容电感频率互换计算、参数设置提示以及帮助等参数进行设置或选择。

c.试验模式：触摸屏和外接鼠标操作，有自动、手动二种运行状态。具备升压、调谐（含手动、自动）、分段加压和计时、运行状态、模式切换、故障提示、电容电感频率互换计算功能等。

d. 保护功能及其信息提示：具备高压过压保护、低压过流、过流保护，以及失谐保护、零位、闪络保护、紧急停机、欠压保护等多重保护功能。

e.数据存储功能：试验结果保存、打印、上传、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，当试验发生中断时，可提示中断状态。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50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。可将数据输出打印或利用设备所携带打 印机打印。

f.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1.5%。

g.调频范围及频率分辨率均可设定：调频范围可设为20～300Hz、45～100Hz、50Hz、按需设置，可加快调谐过程；频率分辨率根据需要，可预设为0.1Hz、0.05Hz、0.02Hz、或0.01Hz，在调谐效率与调谐精准度之间取得优化平衡。

      频率调节分为粗调和细调，并可自动寻找试验谐振点，保证谐振频率在整个试验过程中不发生漂移。

7．3 励磁变压器(2台)

7．3．1．结构形式：单相、油浸式；

7．3．2．额定容量：25kVA；

7．3．3．输入电压：400V；

7．3．4．输入电流：62.5A；

7．3．5．输出电压：3kV×4；四个绕组可串可并

7．3．6．输出电流：8.33A/4.16A/2.08A；

7．3．7．工作频率：30～300Hz；

7．3．8．温升：额定容量下运行60min线圈对空气的温升不大于60K；

7．3．9．外形尺寸：650×500×750mm；

7．3．10．重量：135kg；

7．3．11．性能及特点：

         a.高压侧设有氧化锌避雷器保护。

         b.绝缘耐热等级为*，风冷式。

         c.高、低压绕组及贴芯间设有静电屏蔽层，即作为励磁变压器，又是隔离变压器。

         d.接线端子有明显标志，接地端有明显接地符号或接地标志。

         e.铁壳式结构，外表面涂漆保护。

7．4 高压电抗器45kV/3A

7．4．1．结构形式：干式、环氧浇铸；

7．4．2．额定容量：135kVA；

7．4．3．额电电压：45kV；

7．4．4．额定电流：3A；

7．4．5．额定电感量：55H；

7．4．6．工作频率：30～300Hz；

7．4．7．额定容量下连续运行为规定工作时间下，电抗器对空气的温升不大于60K；

7．4．8．性能及特点：电抗器设计干式、环氧浇铸，电抗器可以自由方便叠装。环氧树脂绝缘筒外壳，具有足够的电气、机械强度，必要的散热能力以及油热胀冷缩的裕度。外壳上下盖板,颜色为橘红色。

7．5 电容分压器

7．5．1．结构形式：电容式；

7．5．2．额定电压：270kV；

7．5．3．额定电容量：1000pF；

7．5．4．工作频率：30～300Hz；

7．5．5．测量精度：≤1.0%；

7．5．6．性能及特点：

         a.额定电压下可连续运行2小时。

         b.在30～300Hz范围内，其精度和稳定度保持不变。

         c.在20℃温度下电容分压器介质损耗值≤0.0025

         d.电容分压器配有支撑底架，具有足够的稳定性。

         e.电压测量通过专用测试引线引至调频电源进行测量。

8、设备配置一览表