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變頻串聯諧振耐壓試驗裝置 技術方案XZB-108kVA/27kV×4
一、 滿足試品范圍
1、10kV/300mm2電纜2km的交流耐壓試驗，電容≤0.751uF, 試驗頻率30-300Hz,試驗電壓22kV, 試驗時間5min。
2、10kV開關等電氣設備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過42kV，試驗時間1min。
3、35kV/300mm2電纜0.8km的交流耐壓試驗，電容量≤0.1556uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。
4、35kV/13500kVA主變的交流耐壓試驗，電容量≤0.02uF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓68kV,試驗時間1min。
5、35kV開關等電氣設備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過95kV，試驗時間1min。
二、 變頻串聯諧振耐壓試驗裝置主要組成
序號 | 設備名稱 | 規格型號 | 單位 | 數量 |
1 | 變頻電源 | XZB-6kW | 臺 | 1 |
2 | 激勵變壓器 | JLB-6kVA/1.5/3/6kV/0.4kV | 臺 | 1 |
3 | 高壓電抗器 | DK-27kVA/27kV | 臺 | 4 |
4 | 電容分壓器 | FRC-1000pF/110kV | 套 | 1 |
三、 主要功能及特征
XZB系列變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小，在國內外得到了廣泛好評和應用，是當前高電壓試驗的新方法和潮流。
我公司調頻諧振裝置主要功能及其技術特點：
1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要整定，試品閃絡時閃絡保護動作并能記下閃絡電壓值，以供試驗分析。
2、整個裝置單件重量很輕，便于現場使用。
3、裝置具有三種工作模式：全自動模式、手動模式、自動調諧手動升壓模式；方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。
4、能存儲和異地打印數據，存入的數據編號是數字，方便用戶識別和查找。
5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規定范圍內任意設定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。
6、采用DSP平臺技術，可根據用戶需要增減功能和升級，人機交換界面更為人性化。
7、所需電源容量大大減小。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產生高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，因此試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。
8、設備的重量和體積大大減少。串聯諧振裝置中，省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10-1/30。
9、有效改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。
10、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯諧振狀態，當試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q，而用并聯諧振或者試驗變壓器做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數百倍。串聯諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。
11、不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓前斷開電源，這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且不會出現任何恢復過電壓。
四、 主要技術參數
1. 額定容量：108kVA
2. 額定電壓：27kV; 54kV；108kV
3. 額定電流：4A; 2A；1A
4. 測量精度：系統有效值1.5級
5. 工作頻率：30-300Hz
6. 裝置輸出波形：正弦波
7. 品質因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)
8. 波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%
9. 輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz
10. 工作時間：額定負載下允許連續60min；過壓1.1倍1分鐘
11. 溫 升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K
12. 保護功能：過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能
13. 環境溫度：－20℃-55℃
14. 相對濕度：≤90%RH
15. 海拔高度:≤3000米
五、 裝置容量驗證
裝置容量定為108kVA，分四節電抗器，電抗器單節為27kVA/27kV/1A/110H，
驗證：1、10kV/300mm2電纜2km的交流耐壓試驗，電容≤0.751uF, 試驗頻率30-300Hz,試驗電壓22kV, 試驗時間5min。
使用四節電抗器并聯，L=110/4=27.5H
試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√27.5×0.751×10-6)=35.02Hz
試驗電流：I=2πfCU試 =2π×35.02×0.751×10-6×22×103=3.64A
3、35kV/300mm2電纜0.8km的交流耐壓試驗，電容量≤0.1556uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。
使用兩節電抗器串聯（互感系數1.15）兩組并聯，L=110×2×1.15/2=126.5H
試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√126.5×0.1556×10-6)=35.87Hz
試驗電流：I=2πfCU試 =2π×35.87×0.1556×10-6×52×103=1.82A
4、35kV/13500kVA主變的交流耐壓試驗，電容量≤0.02uF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓68kV,試驗時間1min。
使用四節電抗器串聯（互感系數1.25），L=110×4×1.25=550H
試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√550×0.02×10-6)=47.99Hz
試驗電流：I=2πfCU試 =2π×47.99×0.02×10-6×68×103=0.41A
滿足實驗要求。
六、 試驗時設備組合方式
組合方式 被試品對象 | 電抗器選擇 （27kVA/27kV四節） | 激勵變壓器 輸出端選擇 | 試驗電壓(kV) |
10kV/300mm2電纜2km | 使用四節電抗器并聯 | 1.5kV | ≤22kV |
10kV開關等電氣設備 | 使用三節電抗器串聯 | 3kV | ≤42kV |
35kV/300mm2電纜0.8km | 使用電抗器兩節串聯兩組并聯 | 3kV | ≤52kV |
35kV/13500kVA主變 | 使用四節電抗器串聯 | 6kV | ≤68kV |
35kV開關等電氣設備 | 使用四節電抗器串聯 | 6kV | ≤95kV |
七、 系統配置參數
(一) 變頻電源XZB- 6kW
1臺
1) 額定輸出容量：6kW
2) 工作電源：220/380±10%V（單/三相），工頻
3) 輸出電壓：0–400V
4) 額定輸入電流：15A
5) 額定輸出電流：15A
6) 電壓分辨率：0.01kV
7) 電壓測量精度：1.5%
8) 頻率調節范圍：30–300Hz
9) 頻率調節分辨率：≤0.1Hz
10) 頻率穩定度：0.1%
11) 運 行 時 間：額定容量下連續60min
12) 溫 升：額定容量下連續運行60min元器件最高溫度≤65K
13) 噪 聲 水 平：≤50dB
14) 尺寸（長寬高mm）：400×280×400
15) 重 量：約10kg
(二) 激勵變壓器JLB-6kVA/1.5/3/6kV/0.4kV
1臺
1) 額定容量：6kVA
2) 輸入電壓：0-400V
3) 輸出電壓：1.5/3/6kV
4) 結 構：干式
5) 尺寸（長寬高mm）：450×330×430
6) 重 量：約45kg
(三) 高壓電抗器DK-27kVA/27kV
4節
1) 額定容量：27kVA;
2) 額定電壓：27kV
3) 額定電流：1A
4) 電 感 量：110H/單節
5) 品質因素：Q≥30 (f=45Hz)
6) 結 構：干式
7) 尺寸（內徑高mm）：∅282×435
8) 重 量：約48kg
(四) 電容分壓器FRC-1000pF/100kV
1套
1) 額定電壓：100kV
2) 高壓電容量：1000pF
3) 介質損耗：tgσ≤0.5%
4) 分 壓 比：1500：1
5) 測量精度：有效值1.5級
6) 尺寸（內徑高mm）：∅140×1000
7) 重 量：約8kg
八、 供貨清單
序號 | 設 備 名 稱 | 型 號 及 規 格 | 單位 | 數量 |
1 | 變頻電源 | XZB-6kW | 臺 | 1 |
2 | 激勵變壓器 | JLB-6kVA/1.5/3/6kV/0.4kV | 臺 | 1 |
3 | 高壓電抗器 | DK-27kVA/27kV | 臺 | 4 |
4 | 電容分壓器 | FRC-1000pF/100kV | 套 | 1 |
5 | 串聯諧振測試線 | 套 | 1 | |
6 | 出廠檢驗報告 | 份 | 1 | |
7 | 使用說明書 | 份 | 1 | |
8 | 產品合格證 | 份 | 1 | |
9 | 裝箱清單 | 份 | 1 |
九、 參考實驗標準
DL/T 596-1996 | 《電力設備預防性試驗規程》 |
GB50150-2006 | 《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》 |
GB10229-88 | 《電抗器》 |
GB1094 | 《電力變壓器》 |
GB1094.1-GB1094.6-96 | 《外殼防護等級》 |
GB2900 | 《電工名詞術語》 |
GB/T16927.1~2-1997 | 《高電壓試驗技術》 |
DL/T474.4-2006 《現場絕緣試驗實施導則－交流耐壓試驗》
DL/T1015 《現場直流和交流耐壓試驗電壓測量系統的使用導則》
GB/T311.1-1997 《高壓輸變電設備的絕緣與配合》
GB191-2000 《包裝儲運圖示標志》
JB/T9641-1999 《試驗變壓器》
IEC358(1990) 《耦合電容器和電容分壓器》
GB4793-1984 《電子測量儀器安全要求》
GB/T3859.2-1993 《半導體變流器應用導則》
GB/T2423.8-1995 《電工電子產品基本環境試驗規程》
DL/T849.6-2004 《電力設備專用測試儀器通用技術條件第6部分：高壓諧振試驗裝置》
