涂建國
變配電站變頻串聯諧振試驗裝置,該系列耐壓裝置主要針對220kV及以下變電站一次電氣設備交流耐壓試驗設計制造。可按規程要求滿足變壓器、GIS系統、SF6開關、電纜、套管等容性設備交流耐壓試驗。變電站變頻串聯諧振試驗裝置既可滿足高電壓、小電流(電抗器串聯)的設備試驗條件要求,又可滿足低電壓、大電流(電抗器并聯)的設備試驗條件要求,具有較寬的適用范圍,是地、市、縣級高壓試驗部門及電力承裝、修試工程單位理想的耐壓設備。也是各變配電站各種高壓電力設備預防性絕緣耐壓試驗的理想設備。
變配電站變頻串聯諧振試驗裝置主要由變頻控制電源、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器組成。其中變頻控制電源采用進口變頻器,輸出穩定,具有各種過流過壓欠壓等保護,頻率分辨率為0.001HZ,在30~300Hz時頻率細度可達0.01Hz,確保在整個頻率區間內輸出波形良好.
二.產品參數
1.額定輸出電壓: 0~800kV(AC有效值)及其以下(可定制)
2.輸出頻率: 30~300Hz
3.諧振電壓波形: 純正弦波,波形畸變率<1.0%
4.試驗容量: 1000kVA及其以下
5.工作制: 滿功率輸出下,一次連續工作時間60min
6.品質因數: 30~90
7.頻率調節靈敏度: 0.1Hz,不穩定度<0.05%
8.工作電源: 380/220V±15%/50Hz±5%
設備主要配置及技術參數說明 :
一、變頻電源:
技術參數:
1.額定功率:6kW;供參考,根據不同容量的被試品功率不同,
2.輸入電壓:單相 380V±5% 或單相220V±5% 45~65Hz,(常規試驗時,請用單相380V電壓)當電源為380V時,可做額定負載試驗。
3.輸出電壓:0~400V可調
4.輸出電壓頻率:30~300Hz
5.頻率調節:0.1Hz自動調節或是手動調節
6.頻率不穩定度:≤0.02%
7.輸出電流:0~30A(根據不同需求進行增加或減小)
二、高壓電抗器
技術參數
1.額定工作電壓:27kV
2.額定工作電流:1A
3.額定電感量:146H
4.連續工作時間:30min
5.溫升:小于60度
6.工作頻率:20~300Hz
三、激勵變壓器
技術參數
1.額定容量:6kVA
2.輸入電壓:200V/400V,當輸入是400V時,把低壓端串聯,當輸入是200V時,把低壓端并聯。
3.輸出電壓:1kV/3kV/5kV
4.輸出電流:6A/2A/1.2A
性能特點
1.冷卻方式:環氧樹脂澆注式結構,絕緣耐熱等級為B級。
2.高、低壓繞組及鐵芯間均設靜電屏蔽層,既作為勵磁變壓器,又是隔離變壓器。
四、電容分壓器
技術參數
1.自身電容量:600pF
2.工作頻率:20~300Hz
3.不確定度:1.5%
4.額定電壓:110kV
變配電站做預防性耐壓試驗時變頻串聯諧振試驗裝置系列產品配置及適用范圍
產品型號 | 輸入電壓(v) | 輸出電壓(kV) | 容量(kVA) | 適用范圍 | 主要配置 |
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1.31500kVA及以下35kV電力變2.35kVA斷路器及閉母線、絕緣子 3.10kV(300 m㎡)電纜2000m 4.35kv(300 m㎡)電纜500m
| 5kW變頻源1臺 5kVA勵磁變1臺 電抗器4臺27kV/1A 分壓器100kV |
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1.110kVA斷路器及母線2.110kVA GIS≤10隔斷3.35kv(300 m㎡)電纜1500m 4.10kV(300 m㎡)電纜3km 5.110kv全絕緣主變壓器
| 10kW變頻源1臺 10kVA勵磁變1臺 電抗器4臺54kV/1A 分壓器200kV |
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| 1.110kV GIS開關和電力變
2.10kV(300 m㎡)電纜5km 3.35kV(300 m㎡)電纜2km
| 15kW變頻源1臺 15kVA勵磁變1臺 電抗器5臺54kV/1A 分壓器300kV |
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2.110kV GIS 開關和電力主變 | 10kW 變頻源 1 臺 10kVA 勵磁變 1臺 電抗器 4 臺100kV/0.5A 分壓器 400kV |
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| 1.220kV GIS 開關和電力變 2.10kV (300 m ㎡)電纜4km 3.35kV (300 m ㎡)電纜1km |
20kW 變頻源1臺 20kVA勵磁變 1 臺 電抗器 4 臺100kV/1A 分壓器 400kV
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1.110KVA 斷路器及母線 2.110kVA GIS≤10 隔斷3.110kV (300 m ㎡)電纜800m 4.35kv (300 m ㎡)電纜3km 5.10kV (300 m ㎡)電纜6km 6.110kv 全絕緣主變壓器
| 25kW 變頻源 1 臺 25kVA 勵磁變 1臺 電抗器 4 臺65kV/2A 分壓器 300kV |
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| 1.220kVA 及以下電壓互感器 2.電流互感器 3.220kVA 及以下穿墻套管4.220kVA 及以下支柱絕緣子、隔離開關 5.220kV 及以下斷路器
6.220kV 及其以下絕緣工器具
| 20kW 變頻源 1 臺 20kVA 勵磁變 1臺 電抗器 4 臺125kV/1A 分壓器 500kV |
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2. 35kv ( 300 m ㎡)電纜110m 3.35-220kV GIS 、主變、開關、絕緣子
| 30kW 變頻源 1 臺 30kVA 勵磁變 1臺 電抗器 5 臺120kV/1A 分壓器 600kV |
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2.220kv ( 300 m ㎡)電纜 500m 3.35-500kV GIS 、主變、開關、絕緣子
| 40kW 變頻源 1 臺 40kVA 勵磁變 1臺 電抗器 4 臺200kV/1A 分壓器 800kV |
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研究表明,直流耐壓試驗時對絕緣的影響主要表現在:
1)電纜的局部絕緣氣隙部位由于游離產生的電荷在此形成電荷積累,降低局部電場強度,使這些缺陷難以發現。
2)試驗電壓往往偏高,絕緣承受的電場強度較高,這種高電壓對絕緣是一種損傷,使原本良好的絕緣產生缺陷,而且,定期性的預防性試驗使電纜多次受到高壓作用,對絕緣的影響形成積累效應。
3)試驗時,其電場分布是按體積電阻分布的,與緣狀況。
4)交聯電纜絕緣層易產生電樹枝和水樹枝,在直流電壓下易造成電樹枝放電,加速絕緣老化。
交流耐壓試驗由于試驗狀況接近電纜的運行工況,耐壓電壓值較低,而且,耐壓時間適當加長,更能反映電纜絕緣的狀況以及發現絕緣中的缺陷。因此,國內外機構大力推薦XLPE電纜的交流耐壓試驗,取代現行的直流耐壓試驗。
3 交流耐壓試驗
3.1 試驗標準
根據IEC和CIGRE推薦的XLPE交流耐壓試驗標準,國外現行的標準包括:標準一:試驗電壓為1.7倍U0(額定相電壓),耐壓時間5 min 標準二:試驗電壓為U0,耐壓時間24 h。
標準三:試驗電壓為kU0,耐壓時間1 h,其中k為系數,如表1。
試驗設備按IEC和CIGRE推薦的交聯電纜交流耐壓試驗標準,宜于交流耐壓試驗的設備有:
1)帶補償電抗器的試驗變壓器(ACTC型):這種試驗變壓器重量和體積大,一般適用于試驗室的耐壓試驗,現場試驗幾乎無法使用。調電感式諧振系統(ACRL型):該系統試驗電壓頻率為50 Hz,與被試電纜的運行工況*,但因電壓調整過程操作繁重,現場一般不宜采用。
3)調頻式諧振系統(ACRF型):電感為固定形式,試驗變壓器及試驗電壓由調諧電源提供,頻率范圍為30~300 Hz。ACRF型設備因體積小,重量輕,諧振頻率易于調節,因而宜在現場試驗中使用。
3.3 調頻式串聯諧振耐壓試驗裝置的原理
圖1為調頻式串聯諧振試驗回路的原理圖,試品上電壓Uc和電源電壓Ue的關系如下式(1):
當調節電源頻率達到諧振狀態,即X1=Xc時,
式中 Q-諧振回路的品質因數 3.4 調頻式串聯諧振耐壓試驗裝置的參數特性
武漢華頂電力設備有限公司攀枝花市調頻串聯諧振耐壓試驗成套裝置品牌攀枝花市調頻串聯諧振耐壓試驗成套裝置品牌的調頻式串聯諧振耐壓試驗裝置輸出電壓可達820 kV,輸出電流4 A,,各組件連接如圖2所示。
輸入變壓器ITR:3×380 V(-5%,+10%),60A;變頻柜FC:3×380 V,每相40-80 A,輸出頻率40-400 Hz;輸出變壓器ETR:變比1:24或1:48;電抗器:4臺,每臺50 H,4 A,交流耐壓水平205 kV;分壓器:5節高壓電容器串聯的情況下,分壓比為6720。
3.5 試驗舉例
交聯電纜的交流耐壓試驗在四川省尚未開展,目前國內也未制定相應的試驗標準。為配合有關國標的制定,吸取國外的先進技術,積累試驗經驗實施了220kV電壓等級的交聯聚乙烯電纜的現場交流耐壓試驗。試驗一次成功,贏得了電纜生產廠家和映秀灣發電廠漁站工程指揮部的好評。