540kVA/270kV 變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

（技術方案）

1、 變頻串聯諧振基本原理：

1．1變頻串聯諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品電容組成LC串聯回路，調節變頻電源輸出的電壓頻率，實現串并聯諧振，在被試品上獲得高電壓，是當前高電壓試驗的一種新方法，深受專家好評，在國內外已經得到廣泛的使用。

2、 變頻串聯諧振試驗裝置特點：

2．1變頻串聯諧振試驗裝置具有輸出容量大，輸出電壓高、可任意組合電抗器針對不同試品的交流耐壓試驗。

2．2變頻串聯諧振試驗裝置具有體積小、重量輕、每件重量不超過50kg、特別方便野外試驗。

2．3變頻串聯諧振試驗裝置具有保護功能好、有過壓保護、過流保護、時間保護、閃絡保護、過熱保護、模塊保護等功能。

2．4變頻串聯諧振試驗裝置具有操作簡單，并具有手動和自動兩檔。

2．5變頻串聯諧振試驗裝置采用大屏幕、使試驗數據一目了然，并可打印試驗結果。

2．6變頻串聯諧振試驗裝置具有試品擊穿后無過電壓之虞，對試品的損壞相當小。

2．7變頻串聯諧振試驗裝置試驗所需電源容量小，僅是工頻變壓器試驗所需電源容量的幾分之一，解決現場電源難找的問題。

3、使用環境條件：

3．1 環境溫度：-10℃～40℃

3．2 相對濕度：不大于90%

3．3 海拔高度：2500米以下

4、適用范圍：

4．1滿足500mm²/110kV電纜，長度0.5公里的交流耐壓試驗。

4．2滿足300mm²/35kV電纜，長度2公里的交流耐壓試驗。

4．3滿足300mm²/10kV電纜，長度5公里的交流耐壓試驗。

4．4滿足110kV變壓器、斷路器、GIS、隔離開關、套管、絕緣子等高壓電器的交流耐壓試驗。

5、計算

5．1  500mm²/110kV電纜，長度0.5公里的交流耐壓試驗，額定電容量0.169uF/km，試驗電壓128kV，試驗時間60min，試驗頻率30～300Hz的交流耐壓試驗。試驗頻率取40Hz。

試驗電流 I=2πfCU_試=2π×40×0.169×0.5×10^-6×128×10³=2.72A

對應電抗器電感量 L=1/ω²C=187.5H

5．2  300mm²/35kV電纜，長度2公里的交流耐壓試驗，額定電容量0.19uF/km，試驗電壓52kV，試驗時間60min，試驗頻率30～300Hz的交流耐壓試驗。試驗頻率取40Hz。

試驗電流 I=2πfCU_試=2π×40×0.19×2×10^-6×52×10³=4.96A

對應電抗器電感量 L=1/ω²C=41.7H

5．3  300mm²/10kV電纜，長度5公里的交流耐壓試驗，額定電容量0.37uF/km，試驗電壓22kV，試驗時間15min，試驗頻率30～300Hz的交流耐壓試驗。試驗頻率取40Hz。

試驗電流 I=2πfCU_試=2π×40×0.37×5×10^-6×22×10³=10.2A

對應電抗器電感量 L=1/ω²C=8.56H

5．4  110kV變壓器、斷路器、GIS、隔離開關、套管、絕緣子等高壓電器的交流耐壓試驗，額定電容量≤0.02uF，試驗電壓260kV，試驗時間1min，試驗頻率30～300Hz的交流耐壓試驗。試驗頻率取50Hz。

試驗電流 I=2πfCU_試=2π×50×0.02×10^-6×260×10³=1.63

對應電抗器電感量 L=1/ω²C=507H

※：為方便搬運，根據以上試驗電壓、電流、頻率、電感量即設計8臺鐵心干式電抗器，則每臺電抗器規格為45kV/2A/90H.

驗證

a.  500mm²/110kV電纜，長度0.5公里的交流耐壓試驗，額定電容量0.169uF/km，試驗電壓128kV，試驗時間60min，試驗頻率30～300Hz的交流耐壓試驗。

☆：使用6臺電抗器3串2并,此時電抗器額定電感量為135H，額定電壓為135kV,額定電流為4A。

試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√135×0.0845×10^-6)=47.1Hz

試驗電流 I=2πfCU試=2π×47.1×0.0845×10^-6×128×10³=3.2A

b.  300mm²/35kV電纜，長度2公里的交流耐壓試驗，額定電容量0.19uF/km，試驗電壓52kV，試驗時間60min，試驗頻率30～300Hz的交流耐壓試驗。

☆：使用6臺電抗器2串3并,此時電抗器額定電感量為60H，額定電壓為90kV,額定電流為6A。

試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√60×0.38×10^-6)=33.3Hz

試驗電流 I=2πfCU試=2π×33.3×0.38×10^-6×52×10³=4.2A

c.  300mm²/10kV電纜，長度5公里的交流耐壓試驗，額定電容量0.37uF/km，試驗電壓22kV，試驗時間15min，試驗頻率30～300Hz的交流耐壓試驗。

☆：使用6臺電抗器并聯,此時電抗器額定電感量為15H，額定電壓為45kV,額定電流為12A。

試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√15×1.85×10^-6)=30.2Hz

試驗電流 I=2πfCU試=2π×30.2×1.85×10^-6×22×10³=7.8A

d. 110kV變壓器、斷路器、GIS、隔離開關、套管、絕緣子等高壓電器的交流耐壓試驗，額定電容量≤0.02uF，試驗電壓260kV，試驗時間1min，試驗頻率30～300Hz的交流耐壓試驗。

☆：使用6臺電抗器串聯,此時電抗器額定電感量為540H，額定電壓為270kV,額定電流為2A。

試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√540×0.02×10^-6)=48.5Hz

試驗電流 I=2πfCU試=2π×48.5×0.02×10^-6×260×10³=1.6A

總結:裝置容量定為540kVA/270KV;分6臺電抗器，電抗器單臺為90kVA/45kV/2A通過組合使用能滿足上述被試品的試驗要求。

6、設備配置一覽表

7、主要功能及參數：

7．1調頻諧振試驗裝置系統參數：

7．1．1．輸入電壓：380V或220V±10%   50Hz；

7．1．2．額定輸出電壓調節范圍：0 ~ 270kV；

7．1．3．最大試驗容量：540kVA；

7．1．4．諧振電壓波形：正弦波、畸變率：≤0.5%；

7．1．5．輸出電壓不穩定度：≤0.5%；

7．1．6．輸出頻率范圍：25～320Hz；

7．1．7．頻率調節分辨率：0.01Hz；

7．1．8．品質因數Q值：額定負載下不小于50；

7．1．9．絕緣水平：1.2倍額定電壓耐壓1min；

7．1．10．額定電流下連續運行時間不低于30 min；

7．1．11．電壓測量精度：1級；

7．1．12．噪   聲：≤45dB；

7．1．13．該裝置配備以下保護功能：

        設備有手動試驗、自動調諧及自動試驗；

過電壓保護、過電流保護、放電保護、斷電保護、零啟動保護。

試驗數據大屏幕顯示、中文菜單、可打印輸出、打印機為嵌入式。