工頻串聯(lián)諧振試驗裝置
概 述
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，運行設(shè)備的容量越來越大，如火力發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量已超過600MW，水力發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量已達(dá)700MW；另外及高壓電纜，耦合電容器，這些設(shè)備的交流工頻耐壓試驗，如果用傳統(tǒng)的試驗設(shè)備（即工頻試驗變壓器），則由于試驗需要的容量大，試驗變壓器、調(diào)壓器十分笨重，大容量試驗電源在現(xiàn)場也很難解決，現(xiàn)場試驗極不方便。工頻諧振裝置，無論從試驗電源容量、設(shè)備重量、試驗波形及投資等方面都具有極大的優(yōu)勢。
XB（L）-953kVA/40kV調(diào)感式串聯(lián)諧振試驗裝置
一、 被試品對象及要求
93MW發(fā)電機(jī)，出口電壓13.8kV，單相對地電容量<1.5Uf
（電抗器兩并容量950KVA/6.8H-34H試品范圍0.3UF-1.5UF）
（試品范圍0-0.3UF可用勵磁變試驗）
1. 交流耐壓試驗：試驗電壓交流50kV，采用工頻串聯(lián)諧振；
2. 直流耐壓試驗：試驗電壓直流70kV，采用全絕緣變壓器經(jīng)整流和濾波。
二、 系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)及功能
1. 額定容量：953kVA；
2. 額定電壓：40kV；
3. 額定電流：23.8A；
4. 工作頻率：工頻50Hz；
5. 輸出電壓波形畸變率：≤0.5%；
6. 允許連續(xù)工作時間：額定負(fù)載下5min，過負(fù)載1.1倍1分鐘；
7. 額定負(fù)載下連續(xù)運行5min后溫升≤65K；
8. 裝置自身品質(zhì)因數(shù)：Q≥30；
9. 系統(tǒng)測量精度：有效值1級；
10. 輸入電源：三相380V電壓，頻率為50Hz；
11. 對被試品具有過流、過壓及試品閃絡(luò)保護(hù)；
12. 環(huán)境溫度：－150C –40 0C，相對濕度：≤90%RH，海拔高度≤1000米；
三、 設(shè)備遵循標(biāo)準(zhǔn)
GB10229-88 《電抗器》
GB1094 《電力變壓器》
GB50150-91 《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》
DL/T 596-1996 《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》
GB1094.1-GB1094.6-96 《外殼防護(hù)等級》
GB2900 《電工名詞術(shù)語》
GB/T16927.1~2-1997 《高電壓試驗技術(shù)》
Q/WZC005-2005 《試驗變壓器》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
Q/WZC008-2004 《試驗電抗器》企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
四、 試驗電源及L、Cx關(guān)系表 注：Cx為被試品電容量
被試品電容范圍 | 電抗器可調(diào)范圍 |
0.3μF-1.5μF | 6.8H-34H |
1） 交流耐壓試驗：采用工頻串聯(lián)諧振試驗裝置做發(fā)電機(jī)交流耐壓試驗；
2） 直流泄漏試驗：采用低壓屏蔽法，利用激勵變壓器的直流輸出高壓端做直流耐壓和測量泄漏電流；
備注：本裝置即可對發(fā)電機(jī)做交流耐壓試驗也可做直流泄漏試驗。做交流耐壓試驗時采用串聯(lián)諧振的原理，做直流泄漏試驗時采用激勵變壓器經(jīng)過硅堆整流和電容濾波，并測量泄漏電流。此套設(shè)備可做兩種試驗，方便現(xiàn)場使用和運輸。
五、 系統(tǒng)配置及其參數(shù)
1. 激勵變壓器YQSB（J）-150kVA/6.25kV,40kV/(直流50KV)/0.4kV 1臺
a) 額定容量：150kVA；
b) 輸入電壓：400V，單相；
c) 輸出電壓：6.25kV，40kV(JZ兩用：交流輸出40kV，直流輸出50kV)；
d) 結(jié) 構(gòu)：油浸自冷式；
e) 重 量：約700Kg；
2. 電動調(diào)壓器DT-150kVA/380V/0-420V 1臺
a) 額定容量：150kVA；
b) 輸入電壓：380V，單相；
c) 輸出電壓：0-420V，單相；
d) 結(jié) 構(gòu)：雙柱式單相電動調(diào)壓；
e) 重 量：約850Kg；
3. 諧振操作臺DCG-（L）-150kVA/380V 1臺
a) 額定容量：150kVA；
b) 輸入電壓：380V；
c) 輸出電壓：0-420V；
d) 保護(hù)功能：零位、過流、過壓及試品閃絡(luò)保護(hù)；
e) 重 量：約50kg；
4. 可調(diào)電抗器XB（TL）-953kVA/40kV 1臺
a) 額定容量：953kVA
b) 額定電壓：40kV；
c) 額定電流：23.8A；
d) 可調(diào)電感量：6.8H-34H；
e) 品質(zhì)因數(shù)：Q≥30；
f) 結(jié) 構(gòu)：油浸、帶鐵芯可調(diào)式；
g) 重 量：約3800kg ；
5. 分壓器SGB-50A 1臺
a) 額定電壓：AC：50kV，DC：70kV；
b) 測量精度： 1.0級；
c) 介質(zhì)損耗：tgσ≤0.5%；
d) 分 壓 比：1000：1，分壓比誤差：≤1.0%；
e) 重 量：約5Kg；
f) 結(jié) 構(gòu)：鋁合金外包裝。
6. 外附硅堆150kV/0.2A 4支(全波整流用)
7. 延時放電棒70kV 1支(試驗完后放電用)
8. 瞬時放電棒70kV 1支(試驗完后放電用)
9. 濾波電容70kV/0.5μF 1支(直流濾波用)
六、 供貨清單一覽表
（一）配置設(shè)備一覽表
序號 | 設(shè) 備 名 稱 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 | 備注 |
1 | 激勵變壓器 | YQSB(J)-150kVA/6.25kV,40kV(JZ)/0.4kV | 臺 | 1 | 1)電抗器底部便于叉車使用; |
2 | 電動調(diào)壓器 | DT-150kVA/380/0~420V | 臺 | 1 | |
3 | 控制臺 | DCG-（L）-150kVA/380V | 臺 | 1 | |
4 | 可調(diào)電抗器 | XB（TL）-953kVA/40kV | 臺 | 1 | 2)設(shè)備上有 起吊耳環(huán); |
6 | 分壓器 | SGB-50A | 臺 | 1 | |
7 | 外附硅堆 | 150kV/0.2A（做直流時整流用） | 支 | 4 | |
8 | 瞬時放電棒 | 70kV | 支 | 1 | 3)控制臺上應(yīng)有蓋套; |
9 | 延時放電棒 | 70kV | 支 | 1 | |
10 | 濾波電容 | 70kV/0.5μF（做直流時濾波用） | 臺 | 1 |
（二）設(shè)備附件一覽表
序號 | 設(shè) 備 名 稱 | 型 號 及 規(guī) 格 | 單位 | 數(shù)量 | 備注 |
1 | 高壓硅膠線 | 40kV/2mm2，1米一根5米一根 | 根 | 2 | |
2 | 高壓硅膠線 | 10kV/2mm2，10米,25米各一根 | 根 | 2 | |
3 | 激勵變進(jìn)線 | 帶線鼻子20mm2 | 根 | 2 | |
4 | 電源進(jìn)線 | 15米長帶線鼻子20mm2 | 根 | 3 | |
5 | 航插線 | 4芯、7芯、9芯各一根 | 套 | 1 | |
6 | 接地線 | 10mm2絕緣外皮的多芯軟銅線 | 根 | 4 | 2.5;5米各2 |
7 | 控制回路保險 | 只 | 2 | ||
8 | 鋁合金工具箱 | 裝附件中的1~7和”相關(guān)資料” | 只 | 1 |
（三）相關(guān)資料一覽表
序號 | 資 料 名 稱 | 單位 | 數(shù)量 | 備 注 |
1 | 出廠試驗報告 | 份 | 1 | |
2 | 成套裝置使用說明書 | 份 | 1 | |
3 | 產(chǎn)品合格證和用戶意見卡 | 套 | 1 |
（四）備品備件和易損件一覽表
序號 | 資 料 名 稱 | 單位 | 數(shù)量 | 備 注 |
1 | 電抗器吊繩 | 套 | 1 | |
2 | 電子式過壓閃絡(luò)保護(hù)板 | 塊 | 1 |
七、 裝置主要特點及功能
1. 反擊過電壓和傳遞過電壓保護(hù)：本裝置采用妥善的接線方式、完善的保護(hù)環(huán)節(jié)和能量的逐級吸收，防止反擊過電壓和傳遞過電壓的侵害。經(jīng)過多年的現(xiàn)場實踐證明，試品在閃絡(luò)或擊穿時，可避免成套試驗裝置和在場試驗人員不受過電壓的侵害和威脅。同時也可避免被試品的故障點在閃絡(luò)或擊穿后不擴(kuò)大損傷。
2. 體積小，重量輕，安裝、搬運方便，接線簡單，非常適合現(xiàn)場使用人員的操作。
3. 調(diào)感諧振裝置的主要功能有：
1） 電抗器鐵芯間隙遙測功能：
本裝置在電抗器上安裝了間隙傳感器，在控制臺上可直接讀出鐵芯的間隙，以指導(dǎo)操作，另外還安裝了間隙限位開關(guān)及指示。
2） 耐壓時間到自動降壓功能：
耐壓計時采用數(shù)顯計時器。且當(dāng)?shù)竭_(dá)耐壓時間時，系統(tǒng)會自動降壓
3） 零位合閘、零起升壓功能：
具有零位限位功能，如果調(diào)壓器不在零位，高壓輸出按鈕無法合上，保證系統(tǒng)是從零起升壓。
4） 過流保護(hù)功能：
系統(tǒng)裝有電磁式過流繼電器，此繼電器抗力強(qiáng)，動作迅速，避免試品不受過流的損傷。
5） 過壓及被試品閃絡(luò)保護(hù)功能：
本裝置裝用電子式過壓閃絡(luò)保護(hù)板，避免試品不受過壓和閃絡(luò)的侵害，且動作迅速。
6） 各試驗數(shù)據(jù)實時監(jiān)測功能：
可以對高壓側(cè)電壓電流和低壓側(cè)的電壓電流進(jìn)行監(jiān)測，可以更直觀地了解試驗情況。
7） 回路諧振度數(shù)字顯示及失諧升壓閉鎖功能：
八、 原理簡介
諧振系統(tǒng)又分調(diào)感型諧振及調(diào)頻型諧振，這兩種諧振實現(xiàn)諧振的方式不同，調(diào)感型是通過調(diào)節(jié)電感使試驗回路產(chǎn)生諧振，而調(diào)頻型是通過調(diào)節(jié)試驗頻率使試驗回路產(chǎn)生諧振。但結(jié)果卻是一致的，即在輸入小容量的電源在被試品上能獲得需要的大容量的輸出。諧振原理圖如圖1所示。
圖1（a） 諧振原理圖 圖1（b） 回路向量圖 |
由圖1 (b) 可見，當(dāng)，即時，，則
，此時回路達(dá)到諧振狀態(tài)，達(dá)到此狀態(tài)的方法有兩種，一種是調(diào)節(jié)電感L，一種是調(diào)節(jié)頻率f。
在諧振狀態(tài)時，則有
此時
被試品Cx上獲得的容量
電抗器L上獲得的容量
激勵變的輸出容量為
因此，品質(zhì)因數(shù)
因為，故
由此可見，適當(dāng)?shù)卦O(shè)計回路的品質(zhì)因數(shù)值，則諧振系統(tǒng)可在被試品Cx上獲得Q倍輸入電源的容量。
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