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变频串联谐振交流耐压装置技术方案介绍

陈生

2020-6-23 16:28:17 2011 电缆电抗器

一、 被试品对象及试验要求

1、10kV/300mm2电缆,长度2000m的交流耐压试验，电容量≤0.75μF，试验频率为30Hz～300Hz，试验电压为22kV。

2、35kV/300mm2电缆,长度500m的交流耐压试验，电容量≤0.097μF，试验频率为30Hz～300Hz，试验电压为52kV。

二、 工作环境

1. 环境温度：－150C –45 0C;

2. 相对湿度：≤90%RH;

3. 海拔高度: ≤3000米；

三、 装置主要技术参数及功能

1. 额定容量：88kVA；

2. 输入电源：220（单相）/380（三相）±10%V，频率为50Hz；

3. 额定电压：22kV；

4. 额定电流：4A；

5. 工作频率：30-300Hz；

6. 波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%；

7. 工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟；

8. 温升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K；

9. 品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)；

10. 保护功能：对被试品具有过流、过压及试品闪络保护(详见变频电源部分)；

11. 测量精度：系统有效值1.5级；

四、 设备遵循标准

GB10229-88《电抗器》

GB1094《电力变压器》

GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

DL/T 596-1996《电力设备预防性试验规程》

GB1094.1-GB1094.6-96《外壳防护等级》

GB2900《电工名词术语》

GB/T16927.1~2-1997《高电压试验技术》

五、装置容量确定

10kV/300mm2电缆,长度2000m的交流耐压试验，电容量≤0.75μF，试验频率为30Hz～300Hz，试验电压为22kV。

频率取37Hz

试验电流 I=2πfCU试 =2π×7×0.75×10-6×22×103=3.8A

对应电抗器电感量 L=1/ω2C=24H

设计四节电抗器，使用电抗器四节并联，单节电抗器为22kVA/22kV/1A/96H，装置总容量88kVA。

验证:

1．35kV/300mm2电缆,长度500m的交流耐压试验，电容量≤0.097μF，试验频率为30Hz～300Hz，试验电压为52kV。

使用电抗器三节串联,此时电感量为L=96*3=288H

试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√288×0.097×10-6)=30Hz

试验电流 I=2πfCU试 =2π×30×0.097×10-6×22×103=0.9A

试验时设备使用关系列表

设备组合被试品对象	电抗器 22kVA/22kV四节	激励变压器输出端选择
10kV/300mm2电缆,长度2000m	使用电抗器四节并联	1kV
35kV/300mm2电缆,长度500m	使用电抗器三节串联	3kV

结论：装置容量定为88kVA/22kV，分四节电抗器，电抗器单节为22kVA/22kV/1A通过组合使用能满足上述被试品的试验要求。

六、系统配置及其参数

1. 激励变压器5.5kVA/1/3kV 1台

a) 额定容量：5.5kVA；

b) 输入电压：220/380±10%V（单相）；

c) 输出电压：1kV；3kV；

d) 结构：干式；

e) 重量：约35kg；

2. 变频电源5.5kW/220/380V 1台

a) 额定输出容量：5kW

b) 工作电源：220（单相）/380（三相）±10%V，工频

c) 输出电压：0 –200/ 400V，单相

d) 额定输入电流：14A

e) 额定输出电流：14A

f) 输出波形：正弦波

g) 电压分辨率： 0.01kV

h) 电压测量精度：1.0%

i) 频率调节范围：30 – 300Hz

j) 频率调节分辨率：≤0.1Hz

k) 频率稳定度： 0.1%

l) 运行时间：额定容量下连续60min

m) 额定容量下连续运行60min元器件最高温度≤65K;

n) 噪声水平：≤50dB

o) 结构及性能特点：

1）变频电源的放置为纵向和横向，特别适合现场操作及观察；

2）内外部具备特殊减震橡胶支撑脚和保护铝箱，可有效减缓运输中的颠簸震动和吊装时的冲击。保证了变频电源的长期稳定性和可靠性；

3）参数显示：触摸或外接鼠标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；

4）参数设置：大屏幕触摸液晶彩屏和外接鼠标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；

5）试验模式：触摸屏和外接鼠标操作，有全自动、半自动、手动三种运行状态。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；

6）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；

7）数据存储功能：试验结果保存、打印、上传、回查等

① 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；

② 数据查询：可将已保存的试验结果数据显示到屏幕上，同时具有USB接口，可将数据输出打印或利用设备所携带打印机打印；

8）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1.0%；

9）调频范围及频率分辨率均可设定：调频范围可设为30～300Hz、45～100Hz、200-300Hz、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；

10）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；

p)重量：约15kg；

3. 高压电抗器22kVA/22kV 4节

a) 额定容量：22kVA;

b) 额定电压：22kV；

c) 额定电流：1 A；

d) 电感量：96H/单台;

e) 品质因素：Q≥30 (f=45Hz)；

f) 结构：干式；

g) 重量：约30kg；

4. 电容分压器60 kV/800pF 1套

a) 额定电压：60kV；

b) 高压电容量：800pF；

c) 介质损耗：tgσ≤0.5%；

d) 分压比：1000：1；

e) 测量精度：有效值1.5级;

f) 重量：约7kg；

七、供货清单一览表

（一）配置设备一览表

序号	设备名称	型号及规格	单位	数量	备注
1	激励变压器	5.5kVA/1/3kV	台	1
2	变频电源	5.5kW/220/380V	台	1
3	高压电抗器	22kVA/22kV	台	4
4	电容分压器	60kV800pF	套	1
5	内部连接线		套	1