涂建国
产品概述
HDTF变频串联谐振试验成套装置是武汉华顶电力设备有限公司开发的一款为10kV电压等级电力设备进行高压预防试验的一款经典配置,这套设备可以完成10kV的变电站所有设备的交流耐压试验。并且方便携带,只有两节电抗器,一个手提式操作箱,一台变压器,一台分压器,可对电缆、高压开关、避雷器、母线、绝缘子、互感器、电力变压器等做预防性试验,如现实中电缆长度达到20米以上,工频耐压无法升压使电缆做预防性耐压试验,所以需要经过谐振,计算出在一定长度的电缆或大型变压器的谐振频率是多少,在交流情况下,使隔离变输入谐振频率的电压,从而使电抗器升压到所要达到的高压电压值, HDTF变频串联谐振试验成套装置采用了优质的配件的制造工艺。能适应不同的环境、气候条件和海拔高度。是10kV变电站*的一套高压试验设备。也是使用广泛的产品。
二.常规预防性试验中被试品对象
1. 300mm2电缆长可达1km(10kV变配电站中或是风电站中长距离),电容量≤0.37μF,试验谐振频率为30-300Hz,试验电压22kV。
2. 10kV开关,绝缘子及母线交流耐压试验,试验谐振频率为30-300Hz,试验电压不超过42kV。
3. 10KV变压器交流耐压试验,试验谐振频率为30-300Hz,试验电压28KV。
4. 4000kW/9kV电机耐压试验,试验谐振频率45-65Hz,试验电压15kV。
三.工作环境(电抗器下方禁有地网或是铁板铁网类金属物品,不然容易烧坏电抗器)
1.环境温度:-200C~+50 0C;
2.相对湿度:≤90%RH;
3.海拔高度: ≤3000米;
四.功能特点
1.本公司生产此装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐、高压闪络故障等保护功能,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落电压值,以供试验分析。
2.HDTF变频串联谐振试验成套装置装置中单件重量很轻,不超过50kg,便于拖到现场使用。
3.装置具有两种工作模式,方便用户根据现场情况灵活选择,提高试验速度。两种工作模式操作性灵活,可根据现场情况设置成全自动模式、手动模式、自动调谐或手动调频,手动升压模式或自动升压模式。
4.能存储及时打印和异地打印数据,打印出的结果可显示出耐压及时间值,可在预防性试验册中直接粘贴测试打印结果,存入的数据编号也是数字及日期时间段,方便的帮助用户识别和查找。
5.装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定,当装置已大致找到谐振频率时,设备会自动进行微调节,同时彩色液晶大屏幕显示扫描谐振、升压、记时曲线方便使用者直观了解是否找到谐振点。
6.采用了DSP平台技术,可以方便的根据用户需要增减功能和升级,也使得人机交换界面更为人性化。
五.系统配置
技术指标
1.额定电压:44kV--满足10kV开关,绝缘子及母线交流耐压试验;
2.输出电压波形畸变率:<1.0%
3.允许连续工作时间:额定条件下一次性工作30分钟,在对电缆耐压时,满足连续工作60分钟
4.装置自身品质因数:Q>50
5.电缆试验时满负荷下品质因数:Q>30(与负载相关)
6.输入电源:单相380V/220V
7.频率调节范围:30Hz~300Hz
8.系统测量精度:1.5%
9.装置具有过压、过流、零位启动等保护功能
2、系统配置
(1)电源控制箱 1台
额定功率:4kW;
输入电压:单相 380V/220V±15% 50Hz
输出电压:0~400V可调
输出电压频率:30~300Hz, 0.1Hz步进可调,频率不稳定度≤0.02%
输出电流:0~10A
(2)电抗器2台
额定工作电压:22kV
额定工作电流:1A
额定电感量:112H
连续工作时间:60分钟
温 升:小于60度
工作频率:30~300Hz
(3)励磁变压器 1台
额定容量:4kVA
输入电压:400V/200V
输出电压:1.5kV/3kV/5kV
输出电流:2.6A/1.3A/0.8A
(4)电容分压器
电容量:2000pF
额定电压:50kV
工作频率:30~300HZ
(5)谐振电容器
电容量:1500pF
额定电压:44kV
工作频率:30~300HZ
(6)测试线及附件 1套(测试线高压线,测试电源连接线,鳄鱼夹)
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准三:试验电压为kU0,耐压时间1 h,其中k为系数,如表1。
试验设备按IEC和CIGRE推荐的交联电缆交流耐压试验标准,宜于交流耐压试验的设备有:
1)带补偿电抗器的试验变压器(ACTC型):这种试验变压器重量和体积大,一般适用于试验室的耐压试验,现场试验几乎无法使用。可调电感式谐振系统(ACRL型):该系统试验电压频率为50 Hz,与被试电缆的运行工况*,但因电压调整过程操作繁重,现场一般不宜采用。
3)调频式谐振系统(ACRF型):电感为固定形式,试验变压器及试验电压由调谐电源提供,频率范围为30~300 Hz。ACRF型设备因体积小,重量轻,谐振频率易于调节,因而宜在现场试验中使用。
3.3 调频式串联谐振耐压试验装置的原理
图1为调频式串联谐振试验回路的原理图,试品上电压Uc和电源电压Ue的关系如下式(1):
当调节电源频率达到谐振状态,即X1=Xc时,
式中 Q-谐振回路的品质因数 3.4 调频式串联谐振耐压试验装置的参数特性
武汉华顶电力设备有限公司的调频式串联谐振耐压试验装置输出电压可达820 kV,输出电流4 A,,各组件连接如图2所示。
输入变压器ITR:3×380 V(-5%,+10%),60A;变频柜FC:3×380 V,每相40-80 A,输出频率40-400 Hz;输出变压器ETR:变比1:24或1:48;电抗器:4台,每台50 H,4 A,交流耐压水平205 kV;分压器:5节高压电容器串联的情况下,分压比为6720。
3.5 试验举例
交联电缆的交流耐压试验在四川省尚未开展,目前国内也未制定相应的试验标准。为配合有关国标的制定,吸取国外的先进技术,积累试验经验实施了220kV电压等级的交联聚乙烯电缆的现场交流耐压试验。试验一次成功,赢得了电缆生产厂家和映秀湾发电厂渔站工程指挥部的好评。
试验采用调频式谐振试验装置,电缆试品为瑞士BRUGG公司生产的245 kV电压等级交联聚乙烯电缆,长约240 m,其等效电容量约为29080pF,选择试验用电抗器为100 H。经计算,谐振回路的谐振频率约为93Hz,试验电压216 kV,耐压攀枝花市变频串联谐振试验成套装置品牌攀枝花市变频串联谐振试验成套装置品牌时间5 min。试验结果表明,试验回路的电抗器、分压器参数以及防晕措施得当,可以有效地保证试验电压的提高和稳定。本次试验的谐振频率实测为93 Hz,接近工频,符合IEC推荐的试验频率范围。
4 结论
1)国内外的经验表明,交联电缆在现场安装后必须进行交流耐压试验,该试验可以发现某些绝缘缺陷,提高设备投运后的安全可靠性和降低事故率。
2)针对直流耐压试验对交流电缆绝缘的影响,认为IEC及CIGRE提出的交联聚乙烯电缆交流耐压试验对电缆的绝缘及老化的影响小,试验方法及耐压试验接近电缆的运行工况,易于发现绝缘中的缺陷。
3)调频式串联谐振耐压试验装置与工频试验变压器相比,具有运输方便,所需电源容量小,输出电压波形号,被试品击穿闪络时对被试品损伤小且可带电磁式电压互感器同时试验,无“试验死区”等优点。