220kV电压等级变电站常用串联谐振试验方案
发布时间：2016-05-12 08:38 来源：华电国威
本串联谐振耐压试验装置主要是针对以下被试品：
1、220kV/150MVA主变中性点的交流耐压试验，电容量≤0.02uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过160kV，试验时间1min。
2、110kV/300mm²电缆长度0.8km的交流耐压试验，电容量≤0.1176uF，试验频率30-300Hz，试验电压128kV，试验时间60min。
3、35kV/300mm²电缆长度3km的交流耐压试验，电容量≤0.5835uF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV，试验时间60min。
4、220kV及以下电压等级GIS，开关，绝缘子等电气设备的交流耐压试验，试验频率30-300Hz，试验电压不超过395kV，试验时间1min。
5、220kV/400mm²电缆长度0.5km的交流耐压试验，电容量≤0.0625uF，试验频率30-300Hz，试验电压216kV，试验时间60min。
系统技术规范及性能
额定输出电压： 0～400kV
谐振电压波型： 正弦波，波形畸变率＜1.0%
最大被试品电流； 2A
最大试验容量： 800kVA
输出频率： 30～300Hz
工作时间： 满功率输出下，连续工作时间60min
品质因素： 30～90
输入工作电源： 三相380V±10%，50Hz
环境温度： －15℃～+40℃
相对湿度： ＜90RH%，无凝露状况
海拔高度： ＜3500m
噪声： ≤50dB
系统的性能特点
1 充分利用我公司在电子测量技术和电磁兼容方面的优势，完全自主开发设计和生产该套设备所有组成部分包括：变频电源、激励变压器、浇注式高压电抗器和高精度电容分压器。
2 具备手动/自动模式、大屏幕显示、试验参数设置，并具有自动计时及操作提示功能。
3 具备多项保护功能，如：过压、过流保护、放电保护、失谐保护等。
装置容量确定
110kV/300mm2电缆，0.8km，交流耐压试验，试验频率30-300Hz，
电容量≤0.1176uF，试验电压128kV；
频率取35Hz
试验电流 I=2πfCU试 =2π×35×0.1176×10-6×128×103=3.3A
对应电抗器电感量 L=1/ω2C=176H
设计八节电抗器，使用四节电抗器串联二组并联,则单节电抗器的参数为125kVA/50kV/2.5A/88H，装置总容量为800kVA.
验证：1.35kV，300mm2电缆3km，试验频率30-300Hz，电容量≤ 0.5835uF，
试验电压52kV
使用电抗器二节串联四组并联，此时电感量为L=88*2/4=44H,
试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√44×0.5835×10-6)=31.4Hz。
试验电流I=2πfCU试 =2π×31.4×0.5835×10-6×52×103=5.98A。
2.220kV，400mm2交联电缆0.3km，试验频率30-300Hz，电容量≤
0.039uF，试验电压216kV。
使用电抗器五串联，此时电感量为L=88*5=440H,
试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√440×0.039×10-6)=38.4Hz。
试验电流I=2πfCU试 =2π×38.4×0.039×10-6×216×103=2A。
3.220kV/150MVA主变中性点的交流耐压试验，电容量≤0.02uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过160kV，试验时间1min。
使用电抗器四串联，此时电感量为L=88*4=352H,
试验频率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√352×0.02×10-6)=60Hz。
试验电流I=2πfCU试 =2π×60×0.02×10-6×160×103=1.2A。
结论：装置容量定为800kVA/400kV，分八节电抗器，电抗器单节为100kVA/50kV/2A/88H，使用电抗器组合能满足上述被试品的试验要求。
试验时使用关系表
设备组合
试品 |
电抗器100kVA/50kV
八节 |
激励变压器输出端选择 |
|
满足220kVGIS,开关,互感器,绝缘子 (试验电压395kV,试验时间1min) |
|
使用电抗器八节串联 |
20kV |
|
满足150MkVA/220kV变压器中点，(试验电压160kV,试验时间1min) |
|
使用电抗器四节串联 |
10kV |
|
满足110kV/300mm2电缆, (试验电压≤128kV,试验时间60min) |
长度400m以下 |
使用电抗器四节串联 |
5kV |
|
长度400~800m |
使用电抗器四节串联二组并联 |
5kV |
|
满足35kV/300mm2电缆, (试验电压≤52kV,试验时间60min) |
长度750m以下 |
使用电抗器二节串联 |
3kV |
|
长度 750~1500m |
使用电抗器二节串联二组并联 |
3kV |
|
长度 1500~2250m |
使用电抗器二节串联三组并联 |
3kV |
|
长度 2250~3000m |
使用电抗器二节串联四组并联 |
3kV |
|
满足220kV/400mm2电缆, (试验电压≤22kV,试验时间5min) |
长度300m以下 |
使用电抗器五节串联 |
10kV |
主要部件的技术规范及性能
变频电源控制箱 30kVA/220V/380V 1台
技术参数
输入工作电源： 单相220V或三相380V±10%，50Hz。
输出电压和电流： 0～400V，最大电流75A。
输出频率： 30～300Hz，频率调节细度0.1Hz，不稳定度＜0.05%。
额定输出容量： 30kVA
外形尺寸和重量： 500×350×400mm；40kg
性能特点
参数设置：可对试验电压、耐压时间、试验模式、试验电流、等参数进行设置或选择。
试验模式：手动试验模式、自动试验模式
手动试验模式：具备升压、调谐（含手动、自动）、降压（手控自动）功能等。
自动试验模式：进入试验状态后，自动进行调谐、升压、计时、降压、切断主回路并转到试验结果界面。
保护功能及其信息提示：具备高压过压、低压过流保护，以及失谐保护、零位、放电保护等多重保护功能。
数据存储功能：试验结果保存、回查等。
试验结果：手动或自动试验完毕后，在试验结果界面中可显示出试验时的详细参数，可将参数保存在存储器中，该存储器为非易失存储器，可保存200次试验记录。
数据查询：可将已保存的试验结果数据显示到屏幕上。
自动稳压功能：系统根据设定的试验电压或手动升压结果，自动跟踪并维持稳定的试验电压，电压稳定度可达1%。
调频范围设定：调频范围可设为20～300Hz。
过压保护功能：软件过压保护值，丰富的高压过压保护功能，更具安全性，有效保护人身、设备及试品的安全。
过电流保护：可人工设定过电流保护值；当整套装置的输出电流达到保护整定值时，自动切除整套装置
击穿保护：具有放电或闪络保护功能，当高压侧发生对地闪络时，自动切除整套装置。不会对试验设备和人身造成伤害，变频电源内电子元件不会击穿
断电保护：试验电源断电后，装置能快速保护
激励变压器 30kVA/3/5/10/20kV/0.4kV/0.2kV 1台
配置特点：将高电压、小电流、短时间与低电压、大电流、长时间的试品试验分开处理，配置不同抽头励磁变，以保证励磁变压器的最大利用率及重量最轻。
技术参数
额定容量： 30kVA
输入电压： 0~200V或0～400V
输出电压： 3kV;5kV;10kV;20kV;
工作频率范围： 30～300Hz
工作时间： 60min
外形尺寸和重量：350×400×400mm；125kg
适用范围： 电气主设备试验及电缆试验
性能特点
激励变为干式结构，无漏油之虑。
高、低压绕组及铁芯间均设静电屏蔽层，既是励磁变压器，又是隔离变压器。
内置过压保护，防止击穿反击。
高压谐振电抗器 100kVA/50kV 8台
技术参数
额定最高工作电压： 50kV（有效值）
额定最大工作电流： 2A（有效值）
额定容量： 100kVA
额定电感量： 88H
工作频率： 30～300Hz
工作时间： 60min
外形尺寸和重量： φ400×450mm；60kg/台
性能特点
高压谐振电抗器采用真空环氧整体浇注，外有憎水层，防潮性能好，绝缘耐热等级F级，满足干式电抗器国家规范要求。
电抗器为便携式，体积小，重量轻。
电抗器配有防涡流绝缘底座，串联时分组重叠，以降低总体高度减轻劳动强度，增强安全稳定性。
电容分压器 400kV/500pF 1台
工作方式： 纯电容式
额定电压： 400kV有效值
额定电容量： 500pF
工作频率： 30～300Hz
测量误差： ＜1.5%
外形尺寸和重量： φ120×1000mm；8kg(3节)
性能特点
额定电压下可连续运行1小时。
在30～300Hz范围内，其精度和稳定度保持要求不变。
在20℃、0.4～0.5UN下介损值：≤0.15
分压比误差：有效值时≤1.5%，
高、低压臂的电容采用一致的介质结构，温度系数小，角位移小，在30~300H内分压比不变。
电压测量通过专用测试引线引至变频电源进行测量。
系统的基本配置
(一)主要部件一览表
|
序号 |
设备名称 |
规 格 |
单位 |
数量 |
备 注 |
|
1 |
变频电源控制箱 |
30kVA/0.4kV/0.2kV |
|
1 |
30kVA，30～300Hz |
|
2 |
激励变压器 |
30kVA/3/5/10/20kV/0.4kV/0.2kV |
台 |
1 |
30kVA，30～300Hz，60min
输出电压:3kV;5kV;10kV；20kV |
|
3 |
高压谐振电抗器 |
100kVA/50kV |
台 |
8 |
50kV，2A，88H，60min |
|
4 |
电容分压器 |
400kV/500pF |
台 |
1 |
400kV，500pF，精度1.5级，
纯交流 |
（二）设备附件及相关资料一览表
|
序号 |
名 称 |
型号及规格 |
单位 |
数量 |
备注 |
|
1 |
防雨防尘罩 |
按设备尺寸配套 |
只 |
9 |
|
|
2 |
试验线 |
按设备成套
需要配置 |
包 |
1 |
|
|
3 |
出厂试验报告 |
|
份 |
1 |
|
|
4 |
成套装置使用说明书 |
|
份 |
1 |
|
|
5 |
产品合格证 |
|
份 |
1 |
|
|
6 |
装箱清单 |
|
份 |
1 |
|
