SFXZ-324kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置

发布日期：2021-08-08　点击：995次

简要描述：SFXZ-324kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置

目前在国际和国内已有越来越多的XLPE 交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原有的充油油纸绝缘的电力电缆。但在交联电缆投运前的试验手段上由于被试容量大和试验设备的原因，仍沿袭使用直流耐压的试验方法。

产品详细资料：

  目前在国际和国内已有越来越多的XLPE 交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原有的充油油纸绝缘的电力电缆。但在交联电缆投运前的试验手段上由于被试容量大和试验设备的原因，仍沿袭使用直流耐压的试验方法。近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对XLPE 交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。有的研究观点认为XLPE 结构具有存储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放掉直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿。国内一些研究机构认为，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同。直流试验也不能真实模拟运行状态下电缆承受的过电压，并有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺上的缺陷。因此，使用非直流的方法对交联电缆进行耐压试验就越来越受到人们的重视。同时，各种大型变压器的交流耐压试验，火力及水力发电机的交流耐压实验也定期进行。这些设备的试验要求的试验设备容量大，通常情况下采用谐振的办法进行试验，但必须是在工频条件下或等效工频条件下进行。等效工频条件一般采用45-65Hz 的频率范围，但很多试验单位要求50Hz试验电源对这类设备进行交流耐压试验。

  湖北四方国瑞电力控股有限公司系列串联变频自动谐振试验装置主要用于10kV、35kV、110kV的交联橡塑电力电缆，66kV、110kV、220kV 组合电器(GIS)的变频交流耐压试验，水力和火力发电机或电力变压器等的工频交流耐压试验。其基本原理是采用可调节（30--300Hz）串联谐振试验设备与被试品电容谐振产生交流试验电压。由于电缆的电容量较大，采用传统的工频试验变压器很笨重、庞大、且大电流的工作电源现场不易取得，因此一般都采用串联谐振交流耐压试验设备。其输入电源的容量能显著降低，重量减轻，便于使用和运输。初期多采用调感式串联谐振设备（50Hz），但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因此现在大多采用变频谐振，可以得到更高的品质因数（Q 值），并具有自动调谐、多重保护、以及降低噪音、灵活的组合方式、单件重量轻等优点。

产品别称

串联谐振总体介绍、串联谐振、变频谐振、变频串联谐振、串联谐振试验设备、串联谐振耐压装置、电缆耐压串联谐振装置、串联谐振总体介绍

技术参数

电压波形 正弦波，波形畸变率＜1.0%

输出频率 30～300Hz

工作制 满功率输出下，连续工作时间60min

品质因素 30～80

输入工作电源 单相380/220V±10%，50Hz

环境温度 －10℃～+50℃

相对湿度 ＜95%，无凝露状况

适用范围 电缆变频谐振装置

发电机交流耐压装置

变电站电气设备交流耐压谐振装置

CVT检验用谐振升压装置

产品特征

1、稳定性、可靠性高。系统采用进口功率元件作为功率变换的核心，电压输出和频率输出稳定，电磁兼容设计合理，保护功能完善，经过多次高压直接对地短路的测试，系统仍然保持完好，同时系统也有很强的过载能力。

2、自动调谐功能强大。系统自动调谐时，从30Hz到300Hz自动扫频，显示扫频曲线，用户能直观地看到系统调谐过程；扫频完成后，系统根据扫频初步找到的谐振频点，在其±5Hz范围内以0.01Hz为分辨率进行频率细扫，最后锁定谐振频率。

3、支持多种试验模式。系统支持"自动调谐＋手动调压"，"自动调谐＋自动调压"，"手动调谐＋手动调压"等试验模式，推荐使用"自动调谐＋手动调压"模式，既能快速找到谐振点，又能通过手动调压控制试验过程，安全性更高。

4、系统人机交互界面友好。试验参数设置、试验控制、试验结果等同屏显示，直观清晰，并具有自动计时及操作提示功能。全触摸屏操作及显示，具备试验数据保存和查询。

5、保护功能完善。具备零位保护(电压输出控制旋钮不在零位时，禁止系统启动)，过压保护，过流保护，闪络保护等功能，保证了系统的可靠性功能。

SFXZ-324kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置产品说明书

一、 满足试品范围

1、10kV/2000kVA主变的交流耐压试验，电容量≤0.01uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过35kV，试验时间1min。

2、出口电压20kV，容量10MW以下的火力发电机交流耐压试验，电容量≤0.15uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过43kV，试验时间1min。

3、35kV/300mm2电缆3km的交流耐压试验，电容量≤0.5835uF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV，试验时间60min。

4、35kV/6300kVA主变的交流耐压试验，电容量≤0.01uF，试验频率45-65Hz，试验电压68kV,试验时间1min。

5、110kV/63000kVA主变中性点的交流耐压试验，电容量≤0.02uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过80kV，试验时间1min。

6、35kV开关等电气设备的交流耐压试验，试验频率30-300Hz，试验电压不超过95kV，试验时间1min。

二、 装置主要组成

序号 设备名称 规格型号 单位 数量

1 变频电源 SFXZ-18kW 台 1

2 激励变压器  SFJL-10kVA/1.5/3/6kV/0.4kV 台 2

3 高压电抗器 SFDK-54kVA/27kV 台 6

4 电容分压器 SFFY-1000pF/110kV 套 1

5 补偿电容器 SFBC-10000pF/80kV 套 1

三、 主要功能及特征

  SFXZ系列变频串联谐振耐压试验装置，采用调节电源频率的方式，使得电抗器与被试电容器实现谐振，从而在被试品上获得高电压大电流，因其所需电源功率小、设备重量轻体积小，在国内外得到了广泛好评和应用，是当前高电压试验的新方法和潮流。

我公司调频谐振装置主要功能及其技术特点：

1、装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能，过压过流保护值可以根据用户需要整定，试品闪络时闪络保护动作并能记下闪络电压值，以供试验分析。

2、整个装置单件重量很轻，便于现场使用。

3、装置具有三种工作模式：全自动模式、手动模式、自动调谐手动升压模式；方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。

4、能存储和异地打印数据，存入的数据编号是数字，方便用户识别和查找。

5、装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，扫频方向可以向上、向下选择，同时液晶大屏幕显示扫描曲线，方便使用者直观了解是否找到谐振点。

6、采用DSP平台技术，可根据用户需要增减功能和升级，人机交换界面更为人性化。

7、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。

8、设备的重量和体积大大减少。串联谐振装置中，省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/10-1/30。

9、有效改善输出电压波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效防止了谐波峰值对试品的误击穿。

10、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q，而用并联谐振或者试验变压器做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。串联谐振能有效的找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。

11、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且不会出现任何恢复过电压。

四、 主要技术参数

1. 额定容量：324kVA

2. 额定电压：54kV；162kV

3. 额定电流：6A；2A

4. 测量精度：系统有效值1.5级

5. 工作频率：30-300Hz

6. 装置输出波形：正弦波

7. 品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)

8. 波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%

9. 输入电源：单相220或三相380V电压，频率为50Hz

10. 工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟

11. 温  升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K

12. 保护功能：过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能

13. 环境温度：－20℃-55℃

14. 相对湿度：≤90%RH

15. 海拔高度:≤3000米

五、 装置容量验证

装置容量定为324kVA，分六节电抗器，电抗器单节为54kVA/27kV/2A/65H，

验证：1、10kV/2000kVA主变的交流耐压试验，电容量≤0.01uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过35kV，试验时间1min。

使用电抗器六节串联，L=65×6×1.3=507H ，配10000pF/80kV补偿电容器，则：

试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√507×0.02×10-6)=49.98Hz

试验电流：I=2πfCU试 =2π×49.98×0.02×10-6×35×103=0.22A

2、出口电压20kV，容量10MW以下的火力发电机交流耐压试验，电容量≤0.15uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过43kV，试验时间1min。

使用电抗器两节串联（互感系数1.1）两组并联，L=65×2×1.1/2=71.5H ，则：

试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√71.5×0.15×10-6)=48.6Hz

试验电流：I=2πfCU试 =2π×48.6×0.15×10-6×43×103=1.97A

3、35kV/300mm2电缆3km的交流耐压试验，电容量≤0.5835uF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV，试验时间60min。

使用两节电抗器串联（互感系数1.1）三组并联，L=65×2×1.1/3=47.67H

试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√47.67×0.5835×10-6)=30.18Hz

试验电流：I=2πfCU试 =2π×30.18×0.5835×10-6×52×103=5.75A

4、35kV/6300kVA主变的交流耐压试验，电容量≤0.01uF，试验频率45-65Hz，试验电压68kV,试验时间1min。

使用电抗器六节串联，L=65×6×1.3=507H ，配10000pF/80kV补偿电容器，则：

试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√507×0.02×10-6)=49.98Hz

试验电流：I=2πfCU试 =2π×49.98×0.02×10-6×68×103=0.43A

5、110kV/63000kVA主变中性点的交流耐压试验，电容量≤0.02uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过80kV，试验时间1min。

使用电抗器六节串联，L=65×6×1.3=507H ，则：

试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√507×0.02×10-6)=49.98Hz

试验电流：I=2πfCU试 =2π×49.98×0.02×10-6×80×103=0.5A

满足实验要求。

六、 试验时设备组合方式

组合方式

被试品对象 电抗器选择

（54kVA/27kV六节） 激励变压器

输出端选择 试验电压(kV)

10kV/2000kVA主变 使用电抗器六节串联配10000pF/80kV补偿电容器 3kV ≤35kV

出口电压20kV，容量10MW以下火力发电机 使用电抗器两节串联两组并联 6kV ≤43kV

35kV/300mm2电缆3km 使用电抗器两节串联两组并联 3kV ≤52kV

35kV/6300kVA主变 使用电抗器六节串联配10000pF/80kV补偿电容器 3kV ≤68kV

110kV/63000kVA主变中性点 使用电抗器六节串联 6kV ≤80kV

35kV开关等电气设备 使用电抗器四节串联 6kV ≤95kV

七、 系统配置参数

(一) 变频电源SFXZ-18kW                     1台

1) 额定输出容量：18kW

2) 工作电源：220/380±10%V（单/三相），工频

3) 输出电压：0–400V

4) 额定输入电流：45A

5) 额定输出电流：45A

6) 电压分辨率：0.01kV

7) 电压测量精度：1.5%

8) 频率调节范围：30–300Hz

9) 频率调节分辨率：≤0.1Hz

10) 频率稳定度：0.1%

11) 运 行 时 间：额定容量下连续60min 

12) 温  升：额定容量下连续运行60min元器件最高温度≤65K

13) 噪 声 水 平：≤50dB

14) 尺寸（长宽高mm）：540×380×420

15) 重 量：约25kg

(二) 激励变压器SFJL-10kVA/1.5/3/6kV/0.4kV           2台

1) 额定容量：10kVA

2) 输入电压：0-400V

3) 输出电压：1.5/3/6kV

4) 结  构：干式

5) 尺寸（长宽高mm）：480×420×385

6) 重  量：约60kg

(三) 高压电抗器SFDK-54kVA/27kV               6节

1) 额定容量：54kVA;

2) 额定电压：27kV

3) 额定电流：2A

4) 电 感 量：65H/单节

5) 品质因素：Q≥30 (f=45Hz)

6) 结  构：干式

7) 尺寸（内径高mm）：∅342×435

8) 重  量：约80kg

(四) 电容分压器SFFY-1000pF/110kV               1套

1) 额定电压：110kV  

2) 高压电容量：1000pF

3) 介质损耗：tgσ≤0.5%

4) 分 压 比：1500：1

5) 测量精度：有效值1.5级

6) 尺寸（内径高mm）：∅140×1000

7) 重  量：约8kg

(五) 补偿电容器SFBC-10000pF /80kV(出一个40kV抽头)      1套

1) 额定电压：80kV/40kV

2) 高压电容量：10000/20000pF

3) 尺寸（内径高mm）：∅140×1000

4) 重  量：约10kg；

八、 供货清单

序号 设 备 名 称 型 号 及 规 格 单位 数量

1 变频电源 SFXZ-18kW 台 1

2 激励变压器  SFJL-10kVA/1.5/3/6kV/0.4kV 台 2

3 高压电抗器 SFDK-54kVA/27kV 台 6

4 电容分压器 SFFY-1000pF/110kV 套 1

5 补偿电容器 SFBC-10000pF/80kV 套 1

6 串联谐振测试线 套 1

7 出厂检验报告 份 1

8 使用说明书 份 1

9 产品合格证 份 1

10 装箱清单 份 1

九、 参考实验标准

DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》 

GB50150-2016 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

GB10229-88 《电抗器》

GB1094 《电力变压器》

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》

DL/T474.4-2006      《现场绝缘试验实施导则－交流耐压试验》

DL/T1015         《现场直流和交流耐压试验电压测量系统的使用导则》

GB/T311.1-1997 《高压输变电设备的绝缘与配合》

GB191-2000        《包装储运图示标志》

JB/T9641-1999   《试验变压器》

IEC358(1990)       《耦合电容器和电容分压器》

GB4793-1984        《电子测量仪器安全要求》

GB/T3859.2-1993      《半导体变流器应用导则》

GB/T2423.8-1995      《电工电子产品基本环境试验规程》

DL/T849.6-2004      《电力设备专用测试仪器通用技术条件第6部分：高压谐振试验装置》