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3000kVA/220kV变频串联谐振耐压试验装置技术方案3000kVA/220kV变频串联谐振耐压试验装置技术方案一、被试品对象及试验要求1）满足220kV容量为300MW以下变压器的交流耐压试验，电容量0.282μF/km，总电容量0.03μF，试验电压不超过440kV；(小容量变压器需配补偿电容器)2）满足220kV（截面2500mm2）1.2Km电力电缆的交流耐压试验，单位长度电容量0.25μF/km，总容量0.3μF，试验电压216kV；二、系统主要技术参数及功能1.额定输入电压：380V±10%(三相)，工频2.额定输出容量：3000kVA3.输出相数：单相4.频率可调范围：30Hz-300Hz5.频率调节灵敏度：≤0.1Hz6.频率不稳定度：≤1％7.输出波形为正弦波：波形畸变率≤1％8.绝缘水平：1.1倍额定电压下耐压1min9.允许运行时间：60min10.品质因数：Q≥90（f=30Hz时）11.温升：额定容量下连续运行额定时间后装置各部分温升≤65K；12.系统测量精度：有效值1.5级；13.保护功能完备（详见变频电源部分）；三、使用环境最高温度：40℃；最低温度：-10℃；最大日温差：25K海拔高度：≤1000m；环境相对湿度(在20℃时)：≤90%；使用地点：户外；四、设备遵循标准GB1094《电力变压器》GB10229《电抗器》GB/T16927.1-2-1997《高电压试验技术》GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》DL474.4-1992《交流耐压试验》Q/CSG10007-2004《电力设备预防性试验规程》GB7328-87《变压器和电抗器的声级测量》DL/T849.6-2004《电力设备专用测试仪器通用技术条件》GB/T2423.8-1995《电工电子产品基本环境试验规程》JB/T9641《试验变压器》GB2900《电工名词术语》GB2536《变压器油》GB191《包装贮运标志》GB/T4705《耦合电容器及电容分压器》GB1094.3《电力变压器》第三部分绝缘水平和绝缘试验JB/T563《耦合电容器及电容分压器订货技术条件》五、装置适用范围及装置特点：本试验系统采用方波变频电源调频，通过励磁变升压，系统电抗器在不同组合使用下可满足以下被试品试验要求。1）满足220Kv/300MW以下变压器的交流耐压试验，电容量0.03μF，试验电压不超过440kV，试验频率45~65Hz，耐压时间1min；则当试验频率f为30Hz时，试验电流：I=ωCXU试=2πfCXU试=2×3.14×55×0.03×440×10-3=4.55A，电抗器电感量291.2H。对于220kV变压器，试验电压不超过440kV，试验电流4.5A；选定电抗器参数为1500kVA/220kV，分为二节，单节电抗器参数为1500kVA/220kV/6.8A/145.6H，二节串联时总参数为3000kVA/220kV/6.8A/291H。2）满足220kV（截面2500mm2）电力电缆的交流耐压试验，单位长度电容量0.25μF/km，试验电压216kV，采用高压电抗器二并，电抗器电感量77.8H，当频率为33.Hz时，对应的谐振电容量为0.3μF，试验电流I=ωCXU试=2πfCXU试=2×3.14×33×0.3×216×10-3=13.42A对于220KV电缆，试验电压216KV,试验电流13.42A,选定电抗器参数为3000kVA/220kV，分为二节，单节电抗器参数为1500kVA/220kV/6.71A/145.6.2H.二节并联时总参数为3000kVA/220kV/13.63A/77.8H综上所述，电抗器参数为3000kVA/220kV，分为二节，单节电抗器参数为1500kVA/220kV/6.81A/145.6H变频电源容量选型：电抗器Q值为50，考虑到高电压下的损耗，变频电源容量选取为100KW电抗器使用关系：电抗器组合在不同频率下对应的谐振电容量关系表电抗器联接方式CXFL30Hz45Hz50Hz150Hz250Hz单节145.6H0.178μF0.086μF0.069μF0.007μF0.002μF二并77.8H0.30μF0.14μF0.11μF0.017μF0.005μF二串281.2H0.1μF0.045μF0.036μF0.004μF0.001μF各种电压等级电缆试验时设备使用关系表设备组合被试品对象1500kVA/220kV/6.8A/145.6H电抗器二节激励变压器输出端选择220kV变压器的交流耐压试验，试验电压不超过440kV，试验频率30~300Hz电容量不超过0.04μF采用高压电抗器二串16.4kV220kV（截面2500mm2）电力电缆的交流耐压试验，单位长度电容量0.3μF/km，试验电压216kV对应的谐振电容量为0.3μF，采用高压电抗器二并8.2kV六、设备主要技术参数及特点(一)产品技术优势及特点：1.变频电源采用方波电路，经串联谐振回路滤波后完好正弦波输出，波形失真度小2.具有电压自动稳定调整功能3.安全可靠。本装置内集合了多种保护，包括：放电击穿保护、过电压、过电流整定保护、输出短路保护等。当任何一种保护出现时，装置立即封锁试验电压输出，切断主回路电源，确保试验人员、被试品以及试验系统的安全4.自动/手动两种控制方式5.多个旋转鼠标控制电压和频率，提供了友好的人机界面，操作、接线简便快捷，真正做到“一看就会”6.同步的电压，电流和频率显示7.输出频率在30—300Hz范围内连续可调8.输出电压0～500V范围内连续可调9.变频电源主控模块采用工控机控制，利用高速数字信号处理器ARM与工控机配合，对整个试验过程进行高水平控制。试验时实时改变波形输出，实时测量高压电压值及变频电源主回路参数，实时采样保护信号，被试品故障时快速关闭电源输出。10.高压电压自动跟踪补偿功能：耐压时变频电源自动跟踪试验电压，当电压波动时自动调整电压到目标电压，电压稳定度可达1%；。11.调压和耐压时实时绘制U-T曲线(电压-时间曲线)。(二)产品其他特点：其他特点：1)变压器采用25#克拉玛依优质变压器油，油密封良好装置中的充油设备没有渗漏油现象。2)装置中所有金属外壳均经过防锈及防腐处理，涂层均匀美观。主要部件均有不锈钢铭牌及端子标志。变频电源柜、励磁变压器等各主要部件均配有防尘、防雨罩。电源控制箱配有专用防震铝合金箱。设备结构坚固、牢靠，能在户外、晴好条件下正常工作。3)装置可在户内、外存放、组装和拆卸。4)保护功能完备。制造厂保证装置的控制设备、变压器、电抗器等在1.1倍额定电压下，若试验中发生高压侧试品对地闪络时，不对人身造成伤害和试验设备不致出现有害的机械和热应力以及电气性能损伤或损坏。5)设备各部件具有符合国标的铭牌，字样、符号清晰耐久，铭牌在设备正常运行时其安装位置明显可见。(三)装置各部分具体参数及功能1.变频电源VF-100kW1台1.1技术参数工作电源：380V±10%（三相），工频；输出电压：0–500V，最大电流200A；频率调节范围：30–300Hz；频率调节细度0.1Hz，频率不稳定度≤1%；额定输出容量：100kW；运行时间：额定容量下连续60min；额定容量下连续运行60min元器件最高温度：≤65K；输出波形畸变率≤1%；调频及功率器件、显示及数据处理等单元均采用进口日本三菱、德国西门子及日本西门康等公司优质元器件，确保性能稳定、操作安全、设备使用寿命长。采用工控机控制，操作界面简单方便。1.2变频电源功能变频电源开机界面:变频电源的信号源由专用芯片产生，并由工控机控制，输出频率稳定，调节更细。所有的数据显示在一块大屏幕的液晶屏上。变频电源详细功能：1)参数设置：可对试验电压、加压时间、过压、过流保护、测量分压器变比、激励变变比等参数进行设置2)自动扫频，频率范围20~300Hz，手动设置扫频范围（可设置20~300Hz，30~55Hz，50~145Hz，140~300Hz），自动调谐时间为25~35s.频率分辨率0.01Hz；3)自动试验时，屏幕上同时显示正在执行的分段升压的目标电压和时间。4)自动试验时如发现问题可随时切换到手动控制状态，进行手动干预；自动试验界面5)手动试验：设置试验参数时选择手动试验，则可手动找频、手动升压，在升压过程中可手动微调试验频率和试验电压，从而使试验在更接近谐振点的试验频率和接近试验电压的工作电压下完成试验；手动试验界面6)可实现以下操作：频率的上升和下降；电压的上升和下降；输入、输出的分合闸。变频电源安装有专用钥匙锁，必须用专用钥匙解除机械闭锁后，才能投入或切除工作电源；设有电源合闸、分闸、预合闸和紧急分闸按钮，采用拉合式进线刀闸；设有升压和降压粗、细调按钮（升、降压速率可设定）；设有频率粗、细调按钮（调节速率可设定）；自动和手动试验选择（可设定试验电压、试验时间，自动调谐，自动升压和降压等）；7)液晶显示屏可显示输入工频电源的电压和电流；实时显示试验状态，用户可根据试验状态进行相应操作。试验时显示如下参数：试验电压、试验电流、试验频率、耐压时间计时值、系统Q值等参数；8)保护功能强大：过压保护和闪络保护、过流保护、掉电保护、变频电源过电压保护、变频电源过载保护、掉线保护，软/硬件同时保护并报警，确保安全，同时生成报告文件，以便查询。a)过电压保护：可人工设定过电压保护值（系统默认过电压保护值为系统额定电压1.1倍，当用户设置的过压保护值超过1.1倍时，变频电源自动设置成1.1倍）；当整套装置的输出电压达到保护整定值时，自动切除整套装置；b)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；c)闪络击穿保护：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；d)掉电保护：当输入电源突然断电时，系统及时关闭输出信号，确保系统安全关闭。e)短路保护（变频电源过载保护）：当变频柜输出电流超过整定电流时，系统控制自动关闭变频电源柜的输出，并在控制台屏幕上有相应的提示功能。f)试验回路掉线保护：当试验回路线路接触不良,特别是高压测量分压器与变频电源电压接触不良时,会出现输出电压已达到额定试验电压，但高压表头显示电压低于实际电压的现象，很容易造成被试品过压，对于这种情况该设备有自动判别功能,并且在界面出现汉字提示,提醒用户查线g)测量显示要求1、功放桥臂电压的显示。2、变频电源的输入电压：输入三相电源的线电压显示。3、变频电源的输出电压、电压有效值与试验电压峰值/2、电流、频率显示。4、高压侧电压的测量信号经同轴电缆连接到控制箱。9)变频电源主机采用工控机，带有数据校准功能，可对试验数据自动校准精度。10)自动保存试验数据，生成试验报表，可即时打印试验报表，也可将报表保存，异地打印,同时可通过USB口将试验数据拷出，进行分析。可保存100组试验数据报告供查询。（附试验报告样式）11)具有双重监控系统：既有大屏幕多重界面及数据显示，也可外接万用表直观反映过程，特别符合高压试验的习惯要求。12)变频电源内部结构及其各元器件在经过正常的公路、铁路运输后，相互位置不变，不损坏，紧固件不松动。13)外观及操作界面充分采用人性化设计，美观大方，操作简便。外形尺寸：1000（长）×800（宽）×2200（高）mm重量：约1800kg2.励磁变压器型号：YQSB－100kVA/8.2kV；16.4KV/500V1台结构上采用铁壳油浸式，高压侧采用抽头式。低高压绕组之间、低压绕组与铁芯之间放置静电屏蔽屏，减小干扰传递。套管不防碍吊装和绑定，不易碰坏。1)低压绕组额定容量：100kVA2)低压绕组额定电压：500V3)最大输入电流：200A4)高压绕组额定电压、电流：8.2kV/13.6A;16.4KV/6.8A5)使用频率：30～300Hz6)绝缘水平：低压绕组对地：2kV/1min高压绕组对地：1.1倍额定电压耐压1min；7)输出端接有氧