一、YD2000变频串联谐振耐压仪基本原理
利用电抗器的电感与被试品电容组成LC串联回路,调节变频电源输出的电压频率,实现串联谐振,在被试品上获得高电压,是当前高电压试验的一种新方法,深受专家好评,在国内外已经得到广泛的使用。
根据谐振原理,我们知道当电抗器L的感抗值Xl与回路中的容抗值Xc相等时,回路达到谐振状态,此时回路中仅回路电阻R消耗有功功率,而无功功率则在电抗器与试品电容之间来回振荡,从而在试品上产生高压。
二、系统构成
全套试验系统由调频电源主机、电抗器、分压器、激励变压器和补偿电容器(可选器件)组成,接入被试品后组成一个谐振系统进行交流耐压实验。
主机: 就是一台幅值和频率可调的正弦波交流调频电源,给谐振回路提供激励源,同时提供电压显示、电流显示、计时、保护、报警等功能。
电抗器:就是一个大电感线圈,与被试品(相当于电容)构成回路,可配置电抗器多节电抗器,使用时通过不同的串联、并联组合、实现不同的电感量以适用不同的试验条件。
分压器:内部通过电容器分压,从试品上高电压分得低电压供主机测量、控制使用。
励磁变压器:隔离主机电源与谐振回路电源,并升高主机的输出电压。
补偿电容器: 当试品电容量很小时,如果要实现系统谐振可能要求的电源频率超出试验标准的规定,可在试品上并联一个补偿电容,以实现试验要求,称此电容器为补偿电容器。
三、YD2000变频串联谐振耐压仪主要技术性能
功率电源电压:AC380V±10%、50Hz;
仪器电源:220V±10%、50Hz;
谐振输出容量:200kVA;
仪器额定电压:0~200kV;
输出频率范围:30~300Hz;
输出电压波形:正弦波,波形畸变率<0.5%;
频率调节灵敏度:0.1Hz,不稳定度≤0.05%;
系统噪声:≤60db;
9、系统测量精度:<1级;
10.输出电压不稳定:<0.5%;
11.保护响应时间:1us;
12.电感非线性度:≤0.05%;;
13.满功率输出下,连续工作时间为60min
14.环境温度:-15℃~+50℃;
15.相对湿度:≤90%RH;
16.海拔高度:≤2000米。
四、面板及部件名称
五、YD2000操作步骤
1、正确连线,检查无误后方可送电。
必要时工作电源的跳过现场漏电保安器,以免不必要的跳闸。
2、打开电源开关,主机开始工作,液晶屏显示版权页,该页标明本装置的软件版本号。
触按确认键,进入系统菜单,该主菜单下有:试验方案、开始试验、试验帮助、系统设置、实用工具和试验记录等六个子菜单项。
3、 系统设置菜单下有电抗器电感、日期时间设置和采样系数设置等三个子菜单项。按上下键,上下移动光标系统参数设置菜单项,触按确定钮后,进入系统参数设置菜单,可以分别设定电抗器的电感—H、-年-月-日、-时-分-秒和电压和电流的采样系数也就是采样倍率,设定完成后,触按返还键返回上一级菜单。
电抗器电感量的设定:按确定键选择到此项,按左右键移动光标需要改变的数位,按上下键改变数值,达到所要达到的数值按确定键确认。
日期时间的设定:按确定键选择到此项,按左右键移动光标需要改变的数位,按上下键改变数值,按照所要设置的年月日时间数值按确定键确认。
采样系数的设定:按确定键选择到高压/电流采样系数项,此项为电压或电流采样倍率的设定。一般出厂前设定好了。如需修改,要输入密码。(密码厂家与设备一起提供一般设定为:188888)
警告:系统默认上一次电抗器电感、日期时间和采样系数设定值。如果需改变要重新设定。电抗器电感量设定值与实际使用的电抗器电感量不对,会导致试验报告中的被试品电容量不准。其他并不会影响。采样系数设置不正确,会导致显示电压电流不准将很有可能会对被试品或试验设备造成损坏。
4、试验方案菜单下有预置保护电流、找频起始频率、找频结束频率、预定起始功率四个子菜单项,分别设定本次试验的保护电流、找频起始频率、找频结束频率、输出起始功率,全部设定完成后,触按返还键进入预置试验电压和预置试验时间设置菜单。
可以分3段时间设置试验电压和试验时间, 实际试验时,若设定为自动试验, 装置将按设定的3段电压及时间,按顺序分别加压, 全部完成后自动退出.
如果第二段电压设为0, 或时间设为0, 那么执行完*段试验电压加压后退出试验, 只加压*段设定的电压.
如果第三段电压设为0, 或时间设为0, 不执行第三段加压.
试验方案设置的设定:在试验电压项中,按确定单钮,移动左右光标到需要改变的数位,按上下单钮以改变当前数位的数值大小,触按返回钮完成当前数位的数值设定,依次选择下一项数值的设定,直至分别完成试验时间、起始频率、起始功率的设置,方可完成本次试验的试验方案设置的设定。
出厂默认值:试验电压 20kV、加压时间 2min、激励强度 2%、输出电流20A、频率范围30-300Hz。
5、实用工具菜单下有
串联谐振频率计算:在实验前可对谐振频率进行计算。只需输入具体参与试验的电感、电容值并按确定键试验频率即直接生成。
6、开始试验菜单下有自动试验模式和手动试验模式两种子菜单可供选择。
按确认键进入所选试验步骤.
自动试验模式的操作:选中自动试验模式后,触按菜单钮进入正在自动寻找谐振点菜单项,装置在设定的频率范围内自动寻找谐振点(如果被试品电容C和电抗器电感L的实际谐振频率不在设定的频率范围内,将找不到谐振点,此时根据需要调整频率范围或调整被试品回路的LC参数)。当找到谐振点时,会有声音提示。
找到谐振点后,装置自动进入正在自动升压菜单项,当升到试验电压设定的电压时,装置停止加压。
当装置升到试验电压设定的电压时,设备停止加压,自动进入正在加压试验菜单项,并自动记录试验的加压时间,当加压时间到达设定时间时,设备逐步降压退出试验,完成本次试验,进入试验结束菜单项。并可选择保存试验数据或打印试验数据。
试验时间的一行显示末端,会显示[一段]或[二段]或[三段]字样,表示当前正在进行的加压试验是预置的一段,二段或三段
手动试验模式的操作:选中手动试验模式后触按确定钮,进入正在试验菜单项;手动按调频钮,对应的光标随之改变到输出频率项,可以通过上下左右键改变频率大小使其试验电压逐步升高,当升到Z高电压时,继续向上或向下调整频率按钮,直至试验电压开始下降;这时反调频率,试验电压又逐步回升,上下回调频率,从频率的高位到低位逐位调整Z高电压值时的频率就是当前的谐振频率。
找到谐振点后,手动按电压钮,光标到了输出功率,随之按上下键增加输出功率,试验电压也逐步升高,当升到试验电压设定电压值时,装置停止加压,并有屏幕显示提示和声音提示;自动进入正在加压试验菜单项,并自动记录试验的加压时间,当到达加压时间设定时间时,设备逐步降压退出试验,完成本次试验,进入试验结束菜单项。
注意:在调节频率调整钮的过程中,触按左右钮,可以改变频率调节的速度实现粗细调的切换。在调节电压调整钮的过程中,向下触按左右钮,可以改变电压的升降的速度实现粗细调的切换。触按调频、调压钮,实现调频与调压间的切换。
7、进入试验记录查询菜单项,查询以往和当前试验数据。选择上下键翻看前一组数据后一组数据;选择左右键可选择打印或删除当前页的内容。
125/456为试验数据库指针,分子是试验数据的在数据库的顺序数,分母是当前的数据总数,Z多可储存999组试验数据。
8、装置和试验状态菜单提示:设备的使用和升压和耐压试验过程中,如果出现影响试验设备、被试验设备以及操作人的安全情况,设备可能出现自动保护转台,并在屏幕有相应的提示。
不能谐振:如果谐振点不在谐振频率设置的范围内;系统连线不正确等现象,装置将找不到谐振点,这时装置和试验状态菜单中的不能谐振项被反白并闪烁。
输出保护:如果装置的电源输出电流大于输出保护设定的电流值,装置自动保护,这时装置和试验状态菜单中的输出保护项被反白并闪烁。
试验中止:如果在试验升压或加压过程出现闪络现象,装置自动保护,这时装置和试验状态菜单中的输出保护项被反白并闪烁。
9、试验帮助内容包括五大项分别为:1.版本信息2.接线示意3.使用说明4.常见问题5.参考资料.如常见问题FAQ分五幅画面显示、各种被试品电力电缆、变压器、发电机电容参数的查询:
接线示意图:
10、设备出厂参数设置是生产厂家的出厂设置参术和校验参数,不适当的设置和修改会影响设备性能和高压试验的安全性,未经厂家授权密码,无法修改。
警告:正常试验状态下,按返回键即可中止试验。中止或结束试验后,应分离刀闸切断电源。在升压或加压过程中,非紧急情况,不要按下急停键。
六、YD2000本说明书的专属名词的定义
自动试验:高压试验全过程由主机按程序和预置参数自动完成。
自动调谐:调谐由主机按程序自动完成,升压手动完成。
手动试验:寻找谐振点和升压均为手动,通过面板旋钮完成。
系统参数设置是指对设备部件参数的设置。
试验参数设置是指对试验过程参数的设置。
试验模式选择是指对试验模式的选择。
试验结果查询是指对试验数据的查询。
分压器变比是指对分压器的分压比设置。
电抗器电感是指对电抗器电抗值的设置。
激励变变比是指对励磁变压器的变比设置。
设置电压是高压试验时的保护电压设置。
试验电压是高压试验时的试验电压。
加压时间是施加试验电压的时间。
激励强度是指主机电源输出的大小。
输出电流是主机电源的输出电流。
频率范围是试验的频率范围。
自动试验模式是指试验过程全部自动完成。
自动调谐模式是指自动寻找谐振点后,手动加压完成试验。
手动试验模式全部由人工完成试验过程。
未接地线主机电源为接地。
不能谐振未能找到谐振点。
输出保护主机电源输出电流大于整定电流。
试验中止指在升压或加压过程装置自动保护。
设备出厂参数设置是厂家对设备有关参数的设置。
确认键:确认当前操作。
返回键:返回上一级菜单。
七、YD2000变频电源技术参数:
1.额定输出容量:15kvA;
2.仪器电源:220v±10% 50Hz;
功率电源:380v±10% 50Hz;
3.额定输入电流:39.;
4.额定输出电压:0-340v可调、单相、输出电压不稳定度0.05%;
5.额定输出电流:44A;
6.频率调节范围:25~320Hz;
7.额定容量下连续运行为规定工作时间下Z高温升≤60K;
8.显示以下参数:
a.经变频输出的频率、电压、电流;
b.过压保护电压值,并可任意整定,当成套装置的输出电压值达到保护整定时,可自动切除成套装置;
c.过流保护:当调频电源的输出电流达到保护整定值时,可自动切除成套装置;
d.击穿保护:当高压侧发生对地闪络时,可自动切除成套装置,装置带有隔离装置,可确保设备和人身不受损害;
e.具有全电压输出保护,在调压过程中,一旦调压失控,调频电源立即闭锁;
9.可实现以下操作:
a.频率的调节,上升和下降频率调节分粗调和细调两种,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;
b. 带有设置电压、设置时间,电压自动上升到设置值而停止并自动计时;
c.带有各种保护功能的整定按钮,可在面板上对各种保护值进行整定;
d.带有手动试验功能和自动试验功能;
e.带有试验数据打印功能。
八、励磁变压器技术参数:
1.结构形式:干式;
2.额定容量:15kVA;
3.输入电压:0~340V;
4.输出电压:四组并联3.75KV;四组串联15KV;二串二并7.5KV;
5.输出电流:四组并联4A;四组串联1A;二串二并2A;
6.工作频率范围:30~300Hz;
励磁变压器的接线端子,如图所示:
1.输出端尾—与接地端连接。
2.输出端头—与电抗器连接。
3.接地端—与变频电源、分压器及被试品共同接地。
4.输入端—接调频电源功率输出端。
九、谐振电抗器技术参数:
额定容量:55KVA;
额定电压:55kV;
额定电流:1.;
电 感 量:160H;
品质因数:Q≥30
采用环氧干式。
7.接线端了如图所示:
a.高压侧接线端子—与被试品高压端连接。
b.低压侧接线端子—与励磁变输出端连接。
c.多台电抗器串联时上节的低压侧与下节高压侧连接。谐振电抗器采用多台串联或并联的连接方式。
8.额定容量下连续运行为规定工作时间下,电抗器对空气的温升不大于60K;
9.性能及特点:电抗器设计干式、环氧浇铸,电抗器可以自由方便叠装。环氧树脂绝缘筒外壳,具有足够的电气、机械强度,必要的散热能力以及油热胀冷缩的裕度。外壳上下盖板,颜色为橘红色。
十、电容分压器技术参数:
额定电压:200kV;
工作频率:30~300Hz;
分压比:2000:1;
分压比误差:1%;
电容分压器接线端子如图所示:
高压端—与电抗器高压侧及被试品高压侧相连。
测量插座—采用专配的测量电缆与控制箱背板
测量输入端连接。
接地端—采用专配接地线按接线图指示接地。
4.性能及特点:
a.额定电压下可连续运行2小时。
b.在30~300Hz范围内,其精度和稳定度保持不变。
c.在20℃温度下电容分压器介质损耗值≤0.0025
d.电容分压器配有支撑底架,具有足够的稳定性。
e.电压测量通过专用测试引线引至调频电源进行测量。
试验接线图:
110kv主变、GIS试验接线
35kv电缆试验接线图
10kv电缆试验接线图
十二、设备保存和维护
1、存放于干燥、清洁场地,防止雨水、灰尘进入部件内部;
2、如若长期不使用,正常天气至少2个月应通电一次时间不少于半小时,雨季及潮湿期应每隔一个月通电一次,通电时间半小时,以驱除设备内的潮气防止电子元器件的锈蚀,影响正常使用。
3、定期检查装置各部件,确保各接头紧固无松动;
4、更换打印纸,机器采用热敏打印纸并且是前换纸式当需要换纸时只要按POST键钮打印纸舱门就会打开可以将新打印纸装入;
十三、常见故障排除
故障现象 | 发 生 原 因 | 排 除 方 法 |
找不到谐振点
| 接线有误。 输出开关未开,; 3、做GIS时PT二次回路未打开; 4、试品Q值太低; 5、起始激励功率太低; 6、试验回路有短路现象; 7、找频范围不对。 | 退出试验状态,合上输出开关,检查接线;打开PT二次回路; 调高起始功率(∠30%);
用兆欧表测量试品绝缘 重新设置找频范围 |
谐振后,电压升不上去 | 1、试品Q值太低; 2、激励电压不够; 3、电抗器底部有铁磁物体; 4、3次谐波谐振。 | 检查试品; 改变激励变压器绕组接法,提高励磁电压 绝缘筒架高电抗器或离开铁磁物体。 |
主机自动复位
| 供电电源容量不够; 电源引线过长或线径过小; 接头处接触不良; 供电电压波动; 按键死接触。 | 增加供电电源容量; 换较粗导线,减小导线长度; 检查接头; 减小供电电压波动。 |
开机后线路跳闸 | 线路漏电保护器较为敏感; 空气开关容量不够。 | 跨过漏电保护器或空气开关的接线; 改换较大容量的空气开关。 |
电压跌落 | 试品放电或击穿 | 检查试品 |
输出短路 | 电流超过本机限流值。 | 检查接线和试品。 |
试品电压不准 | 分压比设置错误或分压器信号传输有问题。 | 重设分压比或检查分压器接线。 |
电压闪变 | 试验电压剧烈波动,变化率超过本机限定值。 | 检查供电电源电压稳定性或试品参数的变化。 |
回路无电流 |
| 检查接线和试品。 |
未接好地线 |
| 检查接地线和地桩,按说明书要求连接。 |
试品过电压 | 手动升压太快或失控。 | 改变调压步距或改用自动升压 。 |
系统不谐振 | 接线有误或试品Q值太低。 | 检查接线和试品 |
十四、常用设备资料参考
交联聚乙烯电缆单位长度电容量
电缆导体截面积(平方毫米) | 电 容 (µ/km) | ||||
YJV、YJLV | YJV、YJLV | YJV、YJV、YJLV | YJV、YJLV | YJV、YJLV | |
6/6kV、6/10kV | 8.7/10kV、8.7/15kV | 12/35kV | 21/35kV | 26/35kV | |
1×35 | 0.212 | 0.173 | 0.152 |
|
|
1×50 | 0.237 | 0.192 | 0.166 | 0.118 | 0.114 |
1×70 | 0.270 | 0.217 | 0.187 | 0.131 | 0.125 |
1×95 | 0.301 | 0.240 | 0.206 | 0.143 | 0.135 |
1×120 | 0.327 | 0.261 | 0.223 | 0.153 | 0.143 |
1×150 | 0.358 | 0.284 | 0.241 | 0.164 | 0.153 |
1×185 | 0.388 | 0.307 | 0.267 | 0.180 | 0.163 |
1×240 | 0.430 | 0.339 | 0.291 | 0.194 | 0.176 |
1×300 | 0.472 | 0.370 | 0.319 | 0.211 | 0.190 |
1×400 | 0.531 | 0.418 | 0.352 | 0.231 | 0.209 |
1×500 | 0.603 | 0.438 | 0.388 | 0.254 | 0.232 |
1×600 | 0.667 | 0.470 | 0.416 | 0.287 | 0.256 |
2、交联聚乙烯电缆单位长度电容量
电缆导体截面积(平方毫米) | 电 容 (µF/km) | ||||
YJV、YJLV | YJV、YJLV | YJV、YJV、YJLV | YJV、YJLV | YJV、YJLV | |
6/6kV、6/10kV | 8.7/10kV、8.7/15kV | 12/35kV | 21/35kV | 26/35kV | |
3×35 | 0.212 | 0.173 | 0.152 |
|
|
3×50 | 0.237 | 0.192 | 0.166 | 0.118 | 0.114 |
3×70 | 0.270 | 0.217 | 0.187 | 0.131 | 0.125 |
3×95 | 0.301 | 0.240 | 0.206 | 0.143 | 0.135 |
3×120 | 0.327 | 0.261 | 0.223 | 0.153 | 0.143 |
3×150 | 0.358 | 0.284 | 0.241 | 0.164 | 0.153 |
3×185 | 0.388 | 0.307 | 0.267 | 0.180 | 0.163 |
3×240 | 0.430 | 0.339 | 0.291 | 0.194 | 0.176 |
3×300 | 0.472 | 0.370 | 0.319 | 0.211 | 0.190 |
3×400 | 0.531 | 0.418 | 0.352 | 0.231 | 0.209 |
3×500 | 0.603 | 0.438 | 0.388 | 0.254 | 0.232 |
3×600 | 0.667 | 0.470 | 0.416 | 0.287 | 0.256 |
3、交联聚乙烯电缆单位长度电容量
电缆导体截面积(平方毫米) | 电 容 (µF/km) | |
YJV、YJLV | YJV、YJLV | |
64/110kV | 128/220kV | |
3×240 | 0.129 |
|
3×300 | 0.139 |
|
3×400 | 0.156 | 0.118 |
3×500 | 0.169 | 0.124 |
3×630 | 0.188 | 0.138 |
3×800 | 0.214 | 0.155 |
3×1000 | 0.231 | 0.172 |
3×1200 | 0.242 | 0.179 |
3×1400 | 0.259 | 0.190 |
3×1600 | 0.273 | 0.198 |
3×1800 | 0.284 | 0.297 |
3×2000 | 0.296 | 0.215 |
3×2200 |
| 0.221 |
3×2500 |
| 0.232 |
4、60kV级全绝缘变压器的电容(pF)
类 型 | 变 压 器 容 量 kVA | |||||
630 | 2000 | 3150 | 6300 | 8000 | 1600 | |
高压-地 | 2700 | 4100 | 4600 | 5900 | 7000 | 8200 |
低压-地 | 4200 | 6600 | 7900 | 10000 | 11000 | 15300 |
对于表中没有的产品,可根据表中的上、下容量近似地估算。同容量的双绕组变压器,其绕组电容要比三绕组产品小。
5、110kV级中性点分级绝缘变压器的电容(pF)
类 型 | 变 压 器 容 量kVA | ||||
50000 | 31500 | 20000 | 10000 | 5600 | |
高压-中压、低压、地 | 14200 | 11400 | 8700 | 6150 | 4200 |
中压-高压、低压、地 | 24800 | 11800 | 13200 | 9600 | - |
低压-高压、中压、地 | 19300 | 19300 | 12000 | 9400 | 6800 |
6、220kV级中性点非全级绝缘部分变压器的电容(pF)
试 品 型 号 | SEPSL-63000 | SSPSL-120000 | SSPSL-240000 | |
类 型 | 高压-中压、低压及地 | 12100 | 13500 | 17050 |
中压-高压、低压及地 | 18500 | 19700 | 23260 | |
低压-高压、中压及地 | 18200 | 23600 | 29940 | |
试 品 型 号 | SFPL-240000 | SFP-360000 | SFPSZL-120000 | |
类 型 | 高压-中压、低压及地 | 32230 | 33910 | 38020 |
中压-高压、低压及地 | - | - | 23260 | |
低压-高压、中压及地 | 22470 | 23790 | 22160 |
7、油浸式电力变压器交流试验电压
额定电压 (k V) | Z高工作 电压(k V) | 线端交流试验电压值(kV) | 中性点交流试验电压值(kV) | ||
全部更换绕组 | 部分更换绕组或交接 | 全部更换绕组 | 部分更换绕组或交接 | ||
<1 | ≤1 | 3 | 2.5 | 3 | 2.5 |
3 | 3.5 | 18 | 15 | 18 | 15 |
6 | 6.9 | 25 | 21 | 25 | 21 |
10 | 11.5 | 35 | 30 | 35 | 30 |
15 | 17.5 | 45 | 38 | 45 | 38 |
20 | 23.0 | 55 | 47 | 55 | 47 |
35 | 40.5 | 85 | 72 | 85 | 72 |
110 | 126.0 | 200 | 170(195) | 95 | 80 |
220 | 252.0 | 360 | 306 | 85 | 72 |
395 | 336 | (200) | (170) | ||
500 | 550.0 | 630 | 536 | 85 | 72 |
680 | 578 | 140 | 120 |
8、部分型号发电机定子绕组的单相对地电容量
类别 | 发 电 机 | ||||
型号 | 生产厂家 | 额定容量(MW) | 额定电压(kV) | 相电容(mF) | |
火 力 发 电 机 | QFS-125-2 | 上海电机厂 | 125 | 13.8 | 0.08-0.12 |
QFSN-200-2 | 哈尔滨电机厂 | 200 | 15.75 | 0.19-0.21 | |
QFQS-200-2 | 东方电机厂 | 200 | 15.75 | 0.1928-0.21 | |
QFQS-200-2 | 北京重型电机厂 | 200 | 15.75 | 0.18-0.19 | |
QFS-300-2 | 上海电机厂 | 300 | 18.0 | 0.16-0.20 | |
QFSN-300-2 | 上海电机厂 | 300 | 18.0 | 0.18-0.20 | |
ATB-2 | 美国GE公司 | 352 | 23.0 | 0.268(设计值) | |
TBB-320-2 | (前苏联) | 320 | 20.0 | 0.31 | |
2-105×234 | 美国西屋公司 | 600 | 20.0 | 0.2(工厂试验值) | |
50WT23E-138 | ABB | 600 | 22.0 | 0.253(设计值) | |
水 发 力 电 机 |
|
| 72.5 - 85 | 10.5 | 0.694 |
|
| 300 | 15.75 | 1.7-2.5 | |
|
| 400 | 18.0 | 2-2.5 |
9、同步发电机定子绕组交流试验电压
1 | 全部更换定子绕组并修好后的试验电压 | 容量kW或kVA | 小于10000 | 10000及以上 | ||
额定电压Un (V) | 36以上 | 6000以下 | 6000~18000 | 18000以上 | ||
试验电压V | 2Un+1000但Z低为1500 | 2.5Un | 2Un +3000 | 按专门协议 | ||
2 | 大修前或局部更换定子绕组并修好后的试验电压 | 运行20年及以下者 | 1.5 Un | |||
运行20年以上与架空线路直接连接者 | 1.5 Un | |||||
运行20年以上不与架空线路直接连接者 | (1.3~1.5)Un |
十五、设备成套性:
变频电源 1台
励磁变压器 1台
电抗器 4台
电容分压器 1台
附件及测试线 1套
支架 15KV 1只
均压罩 200KV 2只
绝缘底板 2块
一、应用范围
是运用原理,利用励磁变压器激发串联谐振回路,通过调节变频控制器的输出频率,使得回路中的电抗器电感L和试品电容C发生串联谐振,谐振电压即为试品上所加电压。变频谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业,适用于大容量、高电压的电容性试品的交接和预防性试验。
适用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV交联聚乙烯电力电缆交流耐压试验
适用于66KV、110KV、220KV、500KV、GIS交流耐压试验
适用于大型发电机组、电力变压器工频耐压
适用于电力变压器的感应耐压试验
二、主要性能指标及特点
2.1 主要技术指标
(1)工作温度范围:-10~45℃
(2)工作湿度范围:≤90%
(3)海拔:≤1000m
(4)供电电源电压:380V±10%、三相或220V±10%、单相(10KW及以下)50/60Hz
(5)供电电源容量:0-100KW
(6)额定输出电压:0-500KV
(7)额定输出容量:0-200KVA
(8)工作频率范围:30-300Hz(亦可根据用户要求放宽频率范围)
(9)频率调节分辨率:0.02Hz; 不稳定度≤0.05%
(10)噪音:≤60dB
(11)系统测量精度:1级
(12)输出波形:正弦波,波形畸变率≤1%
(13)电抗器Q值:30-120
(14)系统具有IGBT、过电压、过电流、试品闪络等全自动保护
2.2 主要特点
2.2.1体积小、重量轻,适合于现场使用
变频控制器集调压、调频、控制及保护功能为一体,省去了笨重的调压器,而且操作方便、读数直观。由于系统Q值较高(30-120),有效地解决了由于电源容量的不足对现场试验的制约。当电压等级较高时,电抗器采用多级或叠积式结构,便于运用输及现场安装。
2.2.2安装可靠性高
变频装置采用先进的设计思想、高品质的IGBT及驱动回路使输出波形失真度小,频率输出稳定性好,具有良好的IGBT、过电流、过电压(保护值可根据需要人为整定)以及放电保护功能,可保护设备及人身的安全;当试品放电或击穿时,由于谐振条件被破坏,短路电流小,只有试品试验电流的1/Q,避免了因击穿对试品造成的损坏。
2.2.3试验的等效性好
采用接近工频(30HZ-300HZ)的交流电压作为试验电源,无论是在等效性和一致性上都与50HZ/60Hz的工频电源非常接近,保证了试验结果的可靠性和真实性。
三、工作原理及系统配置
3.1 工作原理
3.2系统配置
3.2.1变频控制器
变频控制器从结构上分为两大类:20kW及以上为控制台式,20kW以下为便携箱式;它是由控制器和滤波器组成。在系统中变频控制器的主要作用是把幅值和频率固定的工频380V或220V的正弦交流电转变成为幅值和频率可调的正弦波,并为整套设备提供电源。
变频控制器具有IGBT保护、过流保护、过压保护、放电保护、进线保护等可靠的保护功能,保证试验人员和试品的安全。
IGBT保护:当IGBT电流过大或过热时,CPU将停止工作,直到系统恢复正常。
过压保护:是指当试验电压超过人为整定的保护电压(保护电压可根据不同试验电压需要任意设定)时,控制器自动跳闸,CPU停止工作,并提示系统发生过压保护。
过流保护:是当CPU检测到母线工作电流超过IGBT工作电流或IGBT温度过高时,CPU会发生过流保护信号,装置停止工作,并通过液晶屏提示系统发生过流保护。
放电保护:当试器击穿、短路或试品放电时,CPU停止工作,并切断主回路。
进线保护、低通滤波器:不仅可以在稳态下使放电或击穿电流小,而且使暂态(瞬时)电流的破坏减小,从而保证设备和人身的安全。
测量部分:试验人员可直接从变频控制器控制面板上读取输入电压、电流、当前工作频率、变频控制器输出电压、电流及试品上所加谐振电压信号。
3.2.2励磁变压器
励磁变压器的作用是将变频电源的输出电压升到合适的试验电压,满足电抗器、负载在一不定期品质因数下试验电压的要求(励磁变压器的容量一般与变频控制器相同)。为了满足不同电压等级、不同容量试品的试验要求,励磁变压器高压绕组一般有多个抽头。
3.2.3高压电抗器
高压分压器是高电压测试器件,它由高压臂C1和低压臂C2组成,测量信号从低压臂C2上引出,作为高压电测量和保护信号。
3.3决定系统配置参数的因素
系统谐振电压等级和容量取决于试品的电容量C,试验电压U试验频率f。
对于交联聚乙烯电缆决定系统配置的主要是:电缆的电压等级、电缆的截面积、试验电缆的长度及电缆要求的谐振频率范围。
对于GIS决定系统配置的因素为:GIS的电压等级、GIS的间隔数和每个间隔的电容量C,GIS允许的试验频率范围。
对于变压器、发电机等设备,系统的配置取决于试品的容量试验电压、试品的等效电容量C、要求的谐振频率和试品的空载损耗的大小。
四、型号说明
4.1 系统型号说明
4.2 变频控制器型号说明
4.3 励磁变压器型号说明
4.4 试验电抗器型号说明
4.5 分压器型号说明
五、试验接线及操作步骤
测量各种被试品的接线示意图
5.1交联聚乙烯电缆《XLPE》的交流耐压试验
交联聚乙烯电缆《XLPE》属于固体绝缘电缆,是经过特殊的物理、化学方法交联而成,具有良好的电气及物理性能,在世界范围内得到了广泛的应用。我国自七十年代以来,交联聚乙烯电缆也得到了迅速的发展,并逐步取代了常规中低压油纸绝缘电缆,而且110KV、220KV等高压电缆也在逐步推广。
交联聚乙烯电缆它Z大的特点就是容量大,若是采用工频或接近工频的交流电压试验作为挤包绝缘电缆线路竣工试验存在的Z大困难是长线路需要很大容量的试验设备:例如630平方毫米220KVXLPF电缆线路,电容量为0.188uF/Km,若电缆长3Km,则每相电缆试验需要50Hz试验设备的容量至少为2.9MVA(试验电压178KV试验电流30A),因此,采用传统的试验变压器的试验方法已经远远不能满足现场系统试验容量的要求,变频谐振试验装置利用变频谐振的原理,使电源容量减少为试品容量的1/Q,设备的重量大大降低,使得高电压、长距离电缆的现场试验成为可能;同时利用试验频率允许在一定范围内(30-300Hz)可调和试验电抗器固定可调(单一电抗器电感是不可调的,但通过串并联,电感可调)的原理,使得系统的柔性大大增加。
电缆试验的接线图如下:
橡胶电缆的变频交流耐压试验接线示意图
5.2 GIS(气体绝缘金属封闭组合电器)的交流耐压试验
GIS是一种把断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、测量仪表组合在一起,并以SF6气体绝缘的组合电器,一般由1-7个间隔组成,电容量一般在10000PF以下。
根据IEC517(补充)的标准,GIS试验电压的频率范围应在10-300Hz,与国标GB7674-1997等效。
我国“城网气体绝缘变电站若干技术问题的暂行规定”对GIS的现场工频耐压值作了规定,取不超过出厂试验电压的90%。IEC517标准建议的试验电压为出厂试验电压的80%,并要求试验频率限制在10-300Hz范围之内。
GIS的交流耐压试验接线图如下:
GIS交流耐压试验接线图
5.3大型变压器的交流耐压试验(外施工频交流耐压及感应耐压试验)
变压器应该进行外施耐压试验。它是考验产品主绝缘电气强度的Z基本的绝缘试验,是发现主绝缘是否合理,绝缘材料是无缺陷和制造工艺是否符合要求的重要手段之一,对试验频率一般要求在工频,即45-65Hz。
采用变频谐振的方式,通过补偿电容器使谐振频率控制在45-65Hz之内,由于回路谐振时Q值高,这样可大大减小试验电源的容量,并且频率可调,也增大了设备的应用范围,试验接线如下图所示:
感应耐压的倍数,对于电力变压器一般采用额定电压的两倍,为了不使铁心中磁通饱和,应使用两倍以上额定频率的电源装置。一般规定频率应在100-400Hz范围内,但经验证明感应耐压试验的频率一般为150-200Hz为宜。
5.4大型发电机组的交流耐压试验
根据国家和地方电力部门的规定发电机在制造、安装、检修和运行以及预防性试验中都应进行交流耐压试验,试验时试验电压和工作电压的波形、频率一致,作用于绝缘内部的电压分布及击穿性能能够适应发电同的工作状态,试验电压一般为0.75(2Un+3000)或1.5Un,频率要求为工频。
采用YHCX变频试验成套装置再配上合适的补偿电容器在频率和容量上都可以很地满足发电机的交流耐压要求。
试验接线如下图:
发电机的交流耐压接线示意图
5.5其它试品的交流耐压试验
互感器、套管等设备在作耐压试验时,都相当于一电容,利用电抗器和补偿电容器也可以使系统在50Hz附近发生谐振,达到工频绝缘试验的目的。
说明:交流耐压试验方案请参照相关标准或规程或本公司《YHCX成套试验装置资料汇编》。
六、试验操作步骤及注意事项
6.1试验操作步骤
1.根据各种试品接线方法,保证各点的接触良好,保证一点接地,且接地点距分压器Z近。
2.确保连接无误后接通电源。
3.打开主机电源开关会显示主菜单
4.将光标移至:试验参数设置;按确认键。进行各项参数的修改,用上下左右
和确认键执行。
然后返回主菜单。
5. 将光标移至:系统参数设置:按确认键。进行时间参数的修改,用上下左右和确认键执行。
6. 将光标移至:进入试验:按确认键。
7. 此时接上IGBT的输入电压选择试验方法,进行试品的试验,用确认键执行。
8. 选择手动试验时,首先进行的是找到试品谐振点,用上下键进行,使试验电压在Z高点;在完成了此项操作后请按面板调压键用左右键移位,上键增加激励功率当接近试验电压后用右移键将光标移至小数点后慢慢增加功率防止试品击穿,到额定电压后主机开始自动计时至设定时间退出试验。选择自动试验时只要按了确认键就不要这些操作了。
9.进入试验前注意试品的安全距离,确保人生安全。
10.主菜单的测试操作项请你不要任意改动,防止丢失。
6.2 注意事项
1. 在给整机加电以前,一定要仔细检查各输入输出接线是否正确和牢固.接地是否可靠,接地线采用一点接地,从面板上引出(接地线Z好用裸铜线)。
2.试验时,电抗器不可置于铁板等导电材料上。
3.试验升压之前需要整定过电压保护值,以防止试验过程中意外分闸。
4.当变频控制器提示过电压保护、过流保护或放电保护时,请退出试验,重新整定电压电流保护值,再进入试验。
七、常见故障及分析
主机找不到谐振点。
原因:系统谐振点在主机的输出频率范围之外;系统接线错误;
系统未可靠接地;高压采样反馈信号开路或连接不可靠;试品有故障。
励磁变压器无输出电压或者低电压输出。
主机复位。
原因:主机供电电源波动;外界强磁场干扰;主机未可靠接地;
Q值偏低,即电压升不上去,或升不高。
原因:试品放电泄漏;
电抗器磁路受干扰,例如电抗器被放置在磁场屏蔽范围内。
电源跳闸。
原因:谐振系统回路短路。
说明:以上故障原因仅供参考。
注意:
请勿擅自打开箱体,拆卸或更换元器件,如有质量问题,请与本公司。
八、维护
8.1日常维护
对于成套装置各部件,应定期检查,确保结构坚固。不使用时,应存放于干燥、清洁场地,防止雨水、灰尘进入装置内部。
8.2运输
运输时请确保各装置固定,不松动,适当加以缓震保护。搬运时,轻拿轻放,请勿抛摔!
质保期内,若因本公司产品质量问题不能正常使用,本公司将终身维修。
九、随机文件
1、使用说明书 2份
2、保修卡/合格证 1份
十、附录一:部分设备(试品)的电容值:
交联聚乙烯电缆每公里电容量
电缆导体截面积(平方毫米) | 电容量(uF/Km) | ||||
YJV、YJLV 6/6KV、6/10KV | YJV、YJLV 8.7/10KV、8.7/15KV | YJV、YJLV 12/20KV | YJV、YJLV 21/35KV | YJV、YJLV 26/35KV | |
1*35 | 0.212 | 0.173 | 0.152 |
|
|
1*50 | 0.237 | 0.192 | 0.166 | 0.118 | 0.114 |
1*70 | 0.270 | 0.217 | 0.187 | 0.131 | 0.125 |
1*95 | 0.310 | 0.240 | 0.206 | 0.143 | 0.135 |
1*120 | 0.327 | 0.261 | 0.223 | 0.153 | 0.143 |
1*150 | 0.358 | 0.284 | 0.241 | 0.164 | 0.153 |
1*185 | 0.388 | 0.307 | 0.267 | 0.180 | 0.163 |
1*240 | 0.430 | 0.339 | 0.291 | 0.194 | 0.176 |
1*300 | 0.472 | 0.370 | 0.319 | 0.211 | 0.190 |
1*400 | 0.531 | 0.418 | 0.352 | 0.231 | 0.209 |
1*500 | 0.603 | 0.438 | 0.388 | 0.254 | 0.232 |
1*630 | 0.667 | 0.470 | 0.416 | 0.287 | 0.256 |
电缆导体截面积(平方毫米) | 电容量(uF/Km) | ||||
YJV、YJLV 6/6KV、6/10KV | YJV、YJLV 8.7/10KV、8.7/15KV | YJV、YJLV 12/20KV | YJV、YJLV 21/35KV | YJV、YJLV 26/35KV | |
3*35 | 0.212 | 0.173 | 0.152 |
|
|
3*50 | 0.237 | 0.192 | 0.166 | 0.118 | 0.114 |
3*70 | 0.270 | 0.217 | 0.187 | 0.131 | 0.125 |
1*95 | 0.310 | 0.240 | 0.206 | 0.143 | 0.135 |
3*120 | 0.327 | 0.261 | 0.223 | 0.153 | 0.143 |
3*150 | 0.358 | 0.284 | 0.241 | 0.164 | 0.153 |
3*185 | 0.388 | 0.307 | 0.267 | 0.180 | 0.163 |
3*240 | 0.430 | 0.339 | 0.291 | 0.194 | 0.176 |
3*300 | 0.472 | 0.370 | 0.319 | 0.211 | 0.190 |
3*400 | 0.531 | 0.418 | 0.352 | 0.231 | 0.209 |
3*500 | 0.603 | 0.438 | 0.388 | 0.254 | 0.232 |
3*630 | 0.667 | 0.470 | 0.416 | 0.287 | 0.256 |
电缆导体截面积(平方毫米) | 电容量(uF/Km) | |
YJV、YJLV 64/110KV | YJV、YJLV 128/220KV | |
3*240 | 0.129 |
|
3*300 | 0.139 |
|
3*400 | 0.156 | 0.118 |
1*500 | 0.169 | 0.124 |
3*630 | 0.188 | 0.138 |
3*800 | 0.214 | 0.155 |
3*1000 | 0.231 | 0.172 |
3*1200 | 0.242 | 0.179 |
3*1400 | 0.259 | 0.190 |
3*1600 | 0.273 | 0.198 |
3*1800 | 0.284 | 0.207 |
3*2000 | 0.296 | 0.215 |
3*2200 |
| 0.221 |
3*2500 |
| 0.232 |
60KV级全绝缘变压器的电容(PF)
试品容量(KVA) 类别 | 630 | 2000 | 3150 | 6300 | 8000 | 1600 |
高压-地 | 2700 | 4100 | 4600 | 5900 | 7000 | 8200 |
低压-地 | 4200 | 6600 | 7900 | 10000 | 11000 | 15300 |
110KV中性点分级绝缘变压器的电容(PF)
试品容量(KVA) 类别 | 50000 | 31500 | 20000 | 10000 | 5600 |
高压-中压、低压、地 | 14200 | 11400 | 8700 | 6150 | 4200 |
中压-高压、低压、地 | 24800 | 11800 | 13200 | 9600 |
|
低压-高压、中压、地 | 19300 | 19300 | 12000 | 9400 | 6800 |
220KV级中性点非全级绝缘部分变压器的电容(PF)
试品型号 | SETSL-63000 | SSPSL-120000 | SSPSL-240000 | |
类型 | 高压-中压、低压及地 | 12100 | 13500 | 17050 |
中压-高压、低压及地 | 18500 | 19700 | 23260 | |
低压-高压、中压及地 | 18200 | 23600 | 29940 | |
试品型号 | SETSL-240000 | SSPSL-360000 | SSPSL-120000 | |
类型 | 高压-中压、低压及地 | 32230 | 33910 | 38020 |
中压-高压、低压及地 |
|
| 23260 | |
低压-高压、中压及地 | 22470 | 23790 | 22160 |
部分发电机的电容值
类别 | 型号 | 生产厂家 | 额定容量(MW) | 额定电压(KV) | 相电容(uf) |
汽 轮 发 电 机 | QFS-125-2 | 上海电机厂 | 125 | 13.8 | 0.08-0.12 |
QFSN-200-2 | 哈尔滨电机厂 | 200 | 15.75 | 0.19-0.21 | |
QFQS-200-2 | 东方电机厂 | 200 | 15.75 | 0.1928-0.21 | |
QFQS-200-2 | 北京重型电机厂 | 200 | 15.75 | 0.18-0.19 | |
QFS-300-2 | 上海电机厂 | 300 | 18.0 | 0.16-0.20 | |
QFSN-300-2 | 上海电机厂 | 300 | 18.0 | 0.18-0.20 | |
ATB-2 | 美国GE公司 | 352 | 23.0 | 0.268(设计值) | |
TBB-320-2 | (前苏联) | 320 | 22.0 | 0.31 | |
2-105*234 | 美国西屋公司 | 600 | 20.0 | 0.2(工厂试验值) | |
50WT23E-138 | ABB | 600 | 22.0 | 0.253(设计值) | |
水轮 发电机 |
|
| 72.5-85 | 10.5 | 0.694 |
|
| 300 | 15.75 | 1.7-2.5 | |
|
| 400 | 18.0 | 2-2.5 |
十、附录二:部分设备试验电压标准:
电缆30-75Hz的交流耐压试验电压
电缆额定电压 | 交接试验电压 | 预防性试验电压 | ||
U。-U | 倍数 | 电压值(KV) | 倍数 | 电压值(KV) |
1.8/3 | 2U。 | 3.6 | 1.6U。 | 3 |
3.6/6 | 2U。 | 7.2 | 1.6U。 | 6 |
6/6 | 2U。 | 12 | 1.6U。 | 10 |
6/10 | 2U。 | 12 | 1.6U。 | 10 |
8.7/10 | 2U。 | 17.4 | 1.6U。 | 14 |
12/20 | 2U。 | 24 | 1.6U。 | 19 |
21/35 | 2U。 | 42 | 1.6U。 | 34 |
26/35 | 2U。 | 52 | 1.6U。 | 42 |
64/110 | 1.7U。 | 109 | 1.36U。 | 87 |
127/220 | 1.4U。 | 178 | 1.15U。 | 146 |
变压器的交流耐压试验电压标准
额定电压KV | Z高工作电压KV | 线端交流试验电压值KV | 中性点交流试验电压值KV | ||
全部更换绕组 | 部分更换绕组或交接时 | 全部更换绕组 | 部分更换绕组或交换时 | ||
<1 | ≤1 | 3 | 2.5 | 3 | 2.5 |
3 | 3.5 | 18 | 15 | 18 | 15 |
6 | 6.9 | 25 | 21 | 25 | 21 |
10 | 11.5 | 35 | 30 | 35 | 30 |
15 | 17.5 | 45 | 38 | 45 | 38 |
20 | 23.0 | 55 | 47 | 55 | 47 |
35 | 40.5 | 85 | 72 | 85 | 72 |
110 | 126 | 200 | 170(195) | 95 | 80 |
220 | 252.0 | 360 | 306 | 85 | 72 |
395 | 336 | (200) | (170) | ||
500 | 550.0 | 630 | 536 | 85 | 72 |
680 | 578 | 140 | 120 |
发电机定子绕组交流耐压试验标准
周期 | 要求 | ||
大修前 | (1)全部更换定子绕组并修好后的试验电压如下: | ||
容量KW或KVA | 额定电压UnV | 试验电压V | |
小于10000 | 36以上 | 2Un+1000但Z低为1500 | |
10000及以上 | 6000以下 | Un | |
6000-18000 | Un+3000 | ||
18000以上 | 按专门协议 | ||
更换绕组后 | (2)大修前或局部更换定子绕组并修好后试验电压为: | ||
运行20年及以下者 | 1.5Un | ||
运行20年以上与架空线路直接连接者 | 1.5Un | ||
运行20年以上不与架空线路直接连接者 | (1.3-1.5)Un | ||
说明:
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