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變頻串聯諧振成套試驗裝置

更新時間:2021-03-30

簡要描述:

JB1006系列變頻串聯諧振成套試驗裝置是运用串联谐振的原理,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

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一、應用範圍

  JB1006系列變頻串聯諧振成套試驗裝置是運用串聯諧振的原理,利用勵磁變壓器激發串聯諧振回路,通過調節變頻控制器的輸出頻率,使得回路中的電抗器電感L和試品電容C發生串聯諧振,諧振電壓即爲試品上所加電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業,適用于大容量、高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。

適用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV交聯聚乙烯電力電纜交流耐壓試驗

適用于66KV、110KV、220KV、500KV、GIS交流耐壓試驗

適用于大型發電機組、電力變壓器工頻耐壓

適用于電力變壓器的感應耐壓試驗

二、主要性能指標及特點

2.1主要技術指標

(1)工作溫度範圍:-10~45℃

(2)工作濕度範圍:≤90%

(3)海拔:≤1000m

(4)供電電源電壓:380V±10%、三相或220V±10%、單相(10KW及以下)

                   50/60Hz

(5)供電電源容量:0-300KW

(6)額定輸出電壓:0-1000KV

(7)額定輸出容量:0-35MVA

(8)工作頻率範圍:30-300Hz(亦可根據用戶要求放寬頻率範圍)

(9)频率调节分辨率:0.02Hz;   不稳定度≤0.05%

(10)噪音:≤60dB

(11)系統測量精度:1級

(12)輸出波形:正弦波,波形畸變率≤1%

(13)電抗器Q值:30-120

(14)系統具有IGBT、過電壓、過電流、試品閃絡等全自動保護

2.2主要特點

2.2.1體積小、重量輕,適合于現場使用

變頻控制器集調壓、調頻、控制及保護功能爲一體,省去了笨重的調壓器,而且操作方便、讀數直觀。由于系統Q值較高(30-120),有效地解決了由于電源容量的不足對現場試驗的制約。當電壓等級較高時,電抗器采用多級或疊積式結構,便于運用輸及現場安裝。

2.2.2安裝可靠性高

變頻裝置采用先進的設計思想、高品質的IGBT及驅動回路使輸出波形失真度小,頻率輸出穩定性好,具有良好的IGBT、過電流、過電壓(保護值可根據需要人爲整定)以及放電保護功能,可保護設備及人身的安全;當試品放電或擊穿時,由于諧振條件被破壞,短路電流小,只有試品試驗電流的1/Q,避免了因擊穿對試品造成的損壞。

2.2.3試驗的等效性好

采用接近工頻(30HZ-300HZ)的交流電壓作爲試驗電源,無論是在等效性和*性上都與50HZ/60HA的工頻電源非常接近,保證了試驗結果的可靠性和真實性。

三、工作原理及系統配置

3.1工作原理

                     VF          T1      L1         L2

 

 

输入:380V,                                                  C1         Cx

三相或220V、

单相(10KW                                            C2   

及以下)

 

 

 

                               峰值测量

圖一、變頻串聯諧振試驗成套裝置原理簡圖

VF:变频控制器           T1:励磁变压器

L1、L2:高压电抗器       C1、C2:高压分压器高、低压臂

Cx:試品

高壓電抗器L1、L2可並、可串接使用,以保證回路在適當的頻率下諧振。通過變頻控制器VF提供電源,試驗電壓由勵磁變壓器T1經過初步升壓後,使高電壓加在高壓電抗器L和試品Cx上,通過改變變頻控器的輸出頻率,使回路處于串聯諧振狀態;調節變頻電源的輸出電壓幅度值,使試品上的高壓達到合適的電壓值。

回路的谐振频率取决于与被试品串联的电抗器的电感L和试品的电容Cx,谐振频率f=1/(2π√LCx  )。

3.2系統配置

3.2.1變頻控制器

變頻控制器從結構上分爲兩大類:20kW及以上爲控制台式,20kW以下爲便攜箱式;它是由控制器和濾波器組成。在系統中變頻控制器的主要作用是把幅值和頻率固定的工頻380V或220V的正弦交流電轉變成爲幅值和頻率可調的正弦波,並爲整套設備提供電源。

   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。

進線保護、低通濾波器:不僅可以在穩態下使放電或擊穿電流小,而且使暫態(瞬時)電流的破壞減小,從而保證設備和人身的安全。

測量部分:試驗人員可直接從變頻控制器控制面板上讀取輸入電壓、電流、當前工作頻率、變頻控制器輸出電壓、電流及試品上所加諧振電壓信號。

參數

額定輸入:380V、三相或220V、單相50Hz/60Hz

額定輸出:0~400V或0~220V

頻率分辨率:0.02Hz

輸出波形:正弦波

輸出頻率:20-400Hz

額定容量:5KW、10KW、20KW、50KW、100KW、200KW、300KW、(其中5KW、10KW可采用單相電源供電)。

3.2.2勵磁變壓器

勵磁變壓器的作用是將變頻電源的輸出電壓升到合適的試驗電壓,滿足電抗器、負載在一不定期品質因數下試驗電壓的要求(勵磁變壓器的容量一般與變頻控制器相同)。爲了滿足不同電壓等級、不同容量試品的試驗要求,勵磁變壓器高壓繞組一般有多個抽頭。

3.2.3高壓電抗器

高压电抗器L是谐振回路的重要部件,当电源频率等于1/(2π√LCx )时,它与被试品Cx发生串联谐振;电抗器的性能直接影响到系统Q值的大小。

3.2.4高壓分壓器

   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决定系统配置參數的因素

   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。

1)對于交聯聚乙烯電纜決定系統配置的主要是:電纜的電壓等級、電纜的截面積、試驗電纜的長度及電纜要求的諧振頻率範圍。

2)對于GIS決定系統配置的因素爲:GIS的電壓等級、GIS的間隔數和每個間隔的電容量C,GIS允許的試驗頻率範圍。

3)對于變壓器、發電機等設備,系統的配置取決于試品的容量試驗電壓、試品的等效電容量C、要求的諧振頻率和試品的空載損耗的大小。

四、型號說明

4.1系統型號說明

JL    C     X  ——           /

                                                    额定电压(KV)

                                                    额定容量(KVA)

                                                    谐振

                                                    串联

                                                    宝应华立

4.2變頻控制器型號說明

JL      CX  ——  1006

                                设计序号

                                串联谐振系统

                                宝应华立

4.3勵磁變壓器型號說明

Z    B      ——           /

                                         额定电压(KV)

                                         额定容量(KVA)

                                         试验变压器

                                         中间励磁

4.4試驗電抗器型號說明

X    K(W) ——          /

                                          额定电压(KV)

                                          额定容量(KVar)

                                          无局放

                                          电抗器

                                          谐振

4.5分壓器型號說明

T    A (W) F

                                            额定电压(kV)

                                            标称电容(pF)

                                            分压器

                                            无局放电

                                            交流

                                            绝缘筒式

五、試驗接線及操作步驟

本套試驗裝置測量各種被試品的接線示意圖

 

 

5.1交聯聚乙烯電纜《XLPE》的交流耐壓試驗

交聯聚乙烯電纜《XLPE》屬于固體絕緣電纜,是經過特殊的物理、化學方法交聯而成,具有良好的電氣及物理性能,在世界範圍內得到了廣泛的應用。我國自七十年代以來,交聯聚乙烯電纜也得到了迅速的發展,並逐步取代了常規中低壓油紙絕緣電纜,而且110KV、220KV等高壓電纜也在逐步推廣。

   交联聚乙烯电缆它zui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zui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。

電纜試驗的接線圖如下:

橡膠電纜的變頻交流耐壓試驗接線示意圖

5.2  GIS(气体绝缘金属封闭组合电器)的交流耐压试验

GIS是一種把斷路器、隔離開關、接地開關、電壓互感器、電流互感器、測量儀表組合在一起,並以SF6氣體絕緣的組合電器,一般由1-7個間隔組成,電容量一般在10000PF以下。

根據IEC517(補充)的標准,GIS試驗電壓的頻率範圍應在10-300Hz,與國標GB7674-1997等效。

我國“城網氣體絕緣變電站若幹技術問題的暫行規定”對GIS的現場工頻耐壓值作了規定,取不超過出廠試驗電壓的90%。IEC517標准建議的試驗電壓爲出廠試驗電壓的80%,並要求試驗頻率限制在10-300Hz範圍之內。

GIS的交流耐壓試驗接線圖如下:

GIS交流耐壓試驗接線圖

5.3大型變壓器的交流耐壓試驗(外施工頻交流耐壓及感應耐壓試驗)

變壓器應該進行外施耐壓試驗。它是考驗産品主絕緣電氣強度的zui基本的絕緣試驗,是發現主絕緣是否合理,絕緣材料是無缺陷和制造工藝是否符合要求的重要手段之一,對試驗頻率一般要求在工頻,即45-65Hz。

采用變頻諧振的方式,通過補償電容器使諧振頻率控制在45-65Hz之內,由于回路諧振時Q值高,這樣可大大減小試驗電源的容量,並且頻率可調,也增大了設備的應用範圍,試驗接線如下圖所示:

感應耐壓的倍數,對于電力變壓器一般采用額定電壓的兩倍,爲了不使鐵心中磁通飽和,應使用兩倍以上額定頻率的電源裝置。一般規定頻率應在100-400Hz範圍內,但經驗證明感應耐壓試驗的頻率一般爲150-200Hz爲宜。

5.4大型發電機組的交流耐壓試驗

根據國家和地方電力部門的規定發電機在制造、安裝、檢修和運行以及預防性試驗中都應進行交流耐壓試驗,試驗時試驗電壓和工作電壓的波形、頻率*,作用于絕緣內部的電壓分布及擊穿性能能夠適應發電同的工作狀態,試驗電壓一般爲0.75(2Un+3000)或1.5Un,頻率要求爲工頻。

采用PY1006變頻串聯諧振試驗成套裝置再配上合適的補償電容器在頻率和容量上都可以很地滿足發電機的交流耐壓要求。

試驗接線如下圖:

發電機的交流耐壓接線示意圖

5.5其它試品的交流耐壓試驗

   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變頻串聯諧振成套試驗裝置资料汇编》。

六、試驗操作步驟及注意事項

6.1試驗操作步驟

1.根據各種試品接線方法,保證各點的接觸良好,保證一點接地,且接地點距分壓器zui近。

2.確保連接無誤後接通電源。

3.打開主機電源開關會顯示主菜單

4.将光标移至:试验參數设置;按确认键。进行各项參數的修改,用上下左右

和確認鍵執行。

然後返回主菜單。

5. 将光标移至:系统參數设置:按确认键。进行时间參數的修改,用上下左右和確認鍵執行。

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zui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.進入試驗前注意試品的安全距離,確保人生安全。

10.主菜單的測試操作項請你不要任意改動應將這兩個系數記到說明書中,防止丟失。

6.2注意事項

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(接地线用裸铜线)。

2.試驗時,電抗器不可置于鐵板或銅板等導電材料上。

3.試驗升壓之前需要整定過電壓保護值,以防止試驗過程中意外分閘。

4.當變頻控制器提示過電壓保護、過流保護或放電保護時,請退出試驗,重新整定電壓電流保護值,再進入試驗。

七、常見故障及分析

1.主機找不到諧振點。

原因:系統諧振點在主機的輸出頻率範圍之外;系統接線錯誤;

系統未可靠接地;高壓采樣反饋信號開路或連接不可靠;試品有故障。

2.主機複位。

原因:主機供電電源波動;外界強磁場幹擾;主機未可靠接地;

3.Q值偏低,即電壓升不上去,或升不高。

原因:試品放電泄漏;

電抗器磁路受幹擾,例如電抗器被放置在磁場屏蔽範圍內。

4.電源跳閘。

原因:諧振系統回路短路。

說明:以上故障原因僅供參考。

注意:

請勿擅自打開箱體,拆卸或更換元器件,如有質量問題,請與本公司。

八、維護

8.1日常維護

對于串聯諧振成套裝置各部件,應定期檢查,確保結構堅固。不使用時,應存放于幹燥、清潔場地,防止雨水、灰塵進入裝置內部。

8.2運輸

運輸時請確保各裝置固定,不松動,適當加以緩震保護。搬運時,輕拿輕放,請勿抛摔!

質保期內,若因本公司産品質量問題不能正常使用,本公司將無償上門服務,終身維修。

九、隨機文件

1、變頻串聯諧振成套試驗裝置使用说明书      1份

2、保修卡/合格证                           1份

 

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