磁性工頻諧振試驗變壓器說明書

1、現(xiàn)場耐壓試驗專用磁性工頻諧振試驗變壓器說明書青島菲特電器科技有限公司中國·青島目錄1 概述12 現(xiàn)有諧振耐壓試驗技術(shù)對比12.1試驗變壓器的負荷特性12.2變頻串聯(lián)諧振試驗變壓器22.3可調(diào)氣隙鐵心電抗器諧振變壓器22.4磁性工頻諧振試驗變壓器22.5幾種耐壓試驗裝置對比23 產(chǎn)品技術(shù)說明33.1 型號意義33.2 磁控式諧振變工作原理33.3結(jié)構(gòu)53.3.1 便攜式結(jié)構(gòu)53.3.2 110kV車載式結(jié)構(gòu)63.3.3 220kV車載式結(jié)構(gòu)73.4產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)指標83.4.1 便攜式技術(shù)參數(shù)83.4.2 車載式技術(shù)參數(shù)94控制、保護及測量114.1 控制114.1.1控制單元的結(jié)構(gòu)組

2、成114.1.2 控制單元的主要功能114.1.3 控制模式轉(zhuǎn)換114.1.4 全自動操作124.1.5 手動操作134.2保護134.3 測量134.3.1 測量系統(tǒng)的硬件構(gòu)成134.3.2 試驗數(shù)據(jù)處理144.3.3 測量分析14附錄A：常見電氣設(shè)備的對地電容值及試驗電壓15A1 常見電纜電容量參數(shù)表15A2 發(fā)電機定子每相電容值范圍16A3 常見變壓器繞組電容值如下表17A4 GIS的電容量181 概述磁性工頻諧振試驗變壓器是青島菲特電器科技有限公司專門為大電容試品研發(fā)的專利產(chǎn)品（專利號：ZL201020180178.6），具有無需機械調(diào)隙、也無需變頻、操作簡單的優(yōu)點。該產(chǎn)品是在普通試驗

3、變壓器的基礎(chǔ)上對變壓器鐵心增加了直流偏磁控制功能，利用試品電流負反饋調(diào)節(jié)偏磁深度使變壓器的勵磁阻抗與試品的容抗自動實現(xiàn)并聯(lián)諧振。產(chǎn)生諧振后變壓器自主產(chǎn)生的感性無功電流與試品的容性無功電流完全抵消，試驗電源只需提供很小的有功電流，利用磁性工頻諧振技術(shù)可使試驗變壓器功率放大倍數(shù)（Q值）達到20120倍。磁性工頻諧振試驗變壓器有分體便攜式及車載可移動式兩種結(jié)構(gòu)，無須象變頻諧振變壓器那樣需要大批電抗器在現(xiàn)場搬運與組裝，且在工頻下諧振與試品運行頻率一致，具有等效性好、無機械轉(zhuǎn)動設(shè)備、Q值高、免維護及使用方便的優(yōu)點，適用于任何電容值的試品，尤其適用大電容電力設(shè)備試品，是工頻耐壓試驗的代替型領(lǐng)先產(chǎn)品。2 現(xiàn)

4、有諧振耐壓試驗技術(shù)對比2.1試驗變壓器的負荷特性試驗變壓器主要用于給電氣設(shè)備或器件進行耐壓試驗，以找出被試品的絕緣缺陷或隱患。在耐壓試驗過程中，試驗電壓加在被試品的絕緣上會產(chǎn)生容性無功電流，被試品的對地電容越大試驗電流也越大，需要的電源功率也就越大。因此試驗變壓器的負荷是純?nèi)菪詿o功負荷。對于大電容值的電力設(shè)備如交聯(lián)聚乙烯中低壓/高壓/超高壓電力電纜(XLPE)、全封閉高壓組合電器(GIS)、發(fā)電機定子、大型變壓器、架空電力線路、電力電容器等，普通的低壓電源已無法滿足試驗容量的要求。由于試驗變壓器所帶負荷都是容性無功，因此可以通過提供相同的感性無功進行補償?shù)霓k法來降低電源的容量。當使用一臺電抗器

5、使其電抗值與試品容抗值相等，如果電抗器與試品串聯(lián)則形成串聯(lián)諧振試驗回路，如果電抗器與試品并聯(lián)聯(lián)則形成并聯(lián)諧振試驗回路，發(fā)生諧振時，電抗器的感性無功與試品的容性無功完全抵消，電源只需要提供很小的有功功率，這就是諧振耐壓試驗技術(shù)。根據(jù)電抗值調(diào)節(jié)方式的不同，諧振耐壓試驗技術(shù)有變頻串聯(lián)諧振變壓器、機械調(diào)隙調(diào)感工頻諧振變壓器以及磁性工頻諧振變壓器等。2.2變頻串聯(lián)諧振試驗變壓器變頻串聯(lián)諧振試驗變壓器是先人工粗調(diào)電感，再變頻調(diào)節(jié)至諧振的試驗技術(shù)。該技術(shù)需要許多固定電感值的電抗器單元，試驗前先要計算或測量試品的電容值，再根據(jù)電容值算出所需的電感值，然后用這些電抗器單元通過串并聯(lián)組合得到最接近計算值的電感，再

6、調(diào)節(jié)電源頻率使電感感抗與被試設(shè)備的容抗在所調(diào)頻率下相等形成完全諧振，產(chǎn)生諧振后電抗器的感性無功功率與試品的容性無功功率相抵消，從而只需要很小的電源功率。變頻諧振試驗設(shè)備需要大量的電抗器單元，而且每一次試驗都需要精密的計算，再根據(jù)計算結(jié)果去串并聯(lián)電抗器，因此變頻諧振試驗的缺點是試驗工作量很大，操作太復雜。2.3可調(diào)氣隙鐵心電抗器諧振變壓器可調(diào)氣隙鐵心電抗器諧振變壓器通過機械傳動機構(gòu)調(diào)節(jié)鐵心氣隙使電抗器的電抗值與試品容抗值相等發(fā)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振，這種方法的優(yōu)點是在工頻下諧振，操作也方便，缺點是機械傳動機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu)要承受很大的電動力，造成噪聲大、工作壽命短，而且產(chǎn)品體積重量都大，不便于移動。2.4磁

7、性工頻諧振試驗變壓器 磁性工頻諧振試驗變壓器巧妙地把升壓變壓器與可調(diào)電抗器合為一體，該產(chǎn)品是在普通試驗變壓器的基礎(chǔ)上對變壓器鐵心增加了直流偏磁控制功能，通過對鐵心的直流偏磁使變壓器的勵磁阻抗與試品的容抗實現(xiàn)并聯(lián)諧振。這種方法的優(yōu)點是工頻下諧振、無機械轉(zhuǎn)動設(shè)備、免維護、使用方便，而且升壓容易，沒有串聯(lián)諧振需要精密調(diào)節(jié)感抗才能產(chǎn)生高壓的缺點。2.5幾種耐壓試驗裝置對比幾種耐壓試驗裝置對比序號項 目工頻耐壓試驗20300Hz變頻諧振空載掛網(wǎng)0.1Hz超低頻直流高壓1與工頻等效性最好較好最好差（不推薦）差（不推薦）2故障檢出率最高較高較低較低低3對試品損傷小小最小較大最大4試驗設(shè)備體積大最大-較小最小

8、5試驗工作量小最大最小小小6試驗時間60min5/15min24h4560min5min7升壓難易程度同普通試驗變需精確串電感容易容易容易8綜合評價優(yōu)先推薦推薦不推薦不推薦禁止或不推薦3 產(chǎn)品技術(shù)說明3.1 型號意義3.2磁控式諧振變工作原理(a) 變壓器等效工作原理圖（b）磁性調(diào)感原理圖（c）磁性試驗裝置接線原理圖圖1 諧振變壓器工作原理圖圖1（a）是磁性諧振變的工作原理圖。對于普通變壓器，勵磁阻抗Xm非常大，勵磁電流Im很小，試驗電流Ix按變壓器變比基本全部流入電源側(cè)，即IoIx（Ix折算到電源側(cè)）。如果通過直流偏磁改變鐵心的磁導率，則Xm下降，Im增加，當Im=Ix時，Io0，此時為變壓

9、器的勵磁感抗與試品容抗相等形成并聯(lián)諧振，電源輸出功率只有有功功率。因此磁性諧振變實際上就是一種勵磁阻抗可調(diào)的試驗變壓器。圖1（b）為磁性調(diào)感原理圖，通過調(diào)壓器D及磁性變壓器高壓繞組W2提供試品所需的試驗電壓，反饋變壓器Tf及整流器將試驗電流Ix按一定比例轉(zhuǎn)換成直流電流后注入勵磁繞組WD給鐵心直流偏磁，通過調(diào)整反饋變壓器的變比控制直流電流大小使交流勵磁電流與試驗電流Ix相等，交流感性勵磁電流與容性試驗電流抵消后電源電流只剩下有功電流。圖1（c）為本產(chǎn)品的實際應用原理圖。先將升壓變設(shè)計成串級式結(jié)構(gòu)，再在低壓側(cè)通過磁性諧振變平衡容性無功電流，此舉簡化了高壓試驗變的絕緣結(jié)構(gòu)，使產(chǎn)品可以做成干式，便于運

10、輸。3.3結(jié)構(gòu) 便攜式結(jié)構(gòu)圖2便攜式接線布置示意圖圖2是便攜式布置示意圖。分體便攜式將磁性諧振變壓器、升壓變分裂成多個基本單元以減輕重量，升壓變單元設(shè)計成21kV/0.1A，最多可4級串聯(lián)，通過串聯(lián)組合可得到21、42、63、84 kV的試驗電壓，擴大容量時按先串后并的原則接線，單組串時為0.1A，2組并時為0.2A，以此類推。磁性諧振變按每4臺升壓變單元配1臺配置（無論升壓變是串聯(lián)還是并聯(lián)），不足4臺也配1臺。3.3.2 110kV車載式結(jié)構(gòu)（a）結(jié)構(gòu)示意圖圖3 110KV車載式接線圖紙示意圖圖3是110KV車載式的結(jié)構(gòu)示意圖。將電源柜、磁性諧振變及升壓變集成安裝在一個底架上，外出試驗時將整

11、個裝置吊裝在汽車上，現(xiàn)場接好電源及電腦數(shù)據(jù)線，將高壓引線引至試品即可試驗，裝置離試品較遠時，引線中間可以用絕緣桿臨時支撐。升壓變?yōu)?串級結(jié)構(gòu)，110KV試驗時從最頂部引出，55KV試驗時從中部引出，頂部出線端接地，55KV試驗時試驗電流可以大1倍。3.3.3 220kV車載式結(jié)構(gòu)（a）220KV裝置結(jié)構(gòu)示意圖圖4 220KV車載式接線布置示意圖圖4是220KV車載式結(jié)構(gòu)示意圖。其結(jié)構(gòu)與110KV類似，只是為了降低運輸高度，220KV由2組110KV串聯(lián)而成，高電壓的1組安裝在110KV絕緣底座上。3.4產(chǎn)品規(guī)格及技術(shù)指標3.4.1 便攜式技術(shù)參數(shù)a）升壓變單元參數(shù) 輸出電壓：21kV 輸出電流

12、：0.1A單件重量：65kg 尺寸：500×300b）磁性諧振變參數(shù) 輸入電壓：220V 輸出電壓：220V 輸入電流：2A 輸出電流：23A 單件重量：60kg 尺寸：450×450×400c）裝置參數(shù)型號升壓單元臺數(shù)磁性諧振變臺數(shù)電源容量接線額定電壓kV額定電流A適用范圍YMCB-84/0.1A41220V/2A4串840.135 kV高壓設(shè)備3串630.135 kV電纜2串2并420.2610 kV高壓設(shè)備4并210.4610 kV電纜YMCB-84/0.2A82220V/4A4串2并840.235 kV高壓設(shè)備3串2并630.235 kV電纜2串4并420

13、.4610 kV高壓設(shè)備8并210.8610 kV電纜YMCB-84/0.3A123220V/6A4串3并840.335 kV高壓設(shè)備3串4并630.435 kV電纜2串6并420.6610 kV高壓設(shè)備12并211.2610 kV電纜YMCB-84/0.4A164220V/8A4串4并840.435 kV高壓設(shè)備3串5并630.535 kV電纜2串8并420.8610 kV高壓設(shè)備16并211.6610 kV電纜注：需要增加容量時，按照每臺磁性諧振變配4臺升壓變單元按比例增加配置即可。3.4.2 車載式技術(shù)參數(shù)a）額定容量、額定電壓、額定電流及適用范圍型號高壓接線額定電壓kV額定電流A最大電

14、容值F參考電纜長度km適用范圍YMCC-110/1A2串11010.0290.174/500mm2110 kV電纜、35 kV高壓設(shè)備2并5520.1160.84/400mm235 kV電纜、10kV高壓設(shè)備YMCC -110/2A2串11020.05790.347/500mm2110 kV電纜、35 kV高壓設(shè)備2并5540.2321.68/400mm235 kV電纜、10kV高壓設(shè)備YMCC -110/4A2串11040.11580.694/500mm2110 kV電纜、35 kV高壓設(shè)備2并5580.4633.36/400mm235 kV電纜、10kV高壓設(shè)備YMCC-220/1A4串2

15、2010.01450.145/500mm2220 kV電纜、66110kV高壓設(shè)備2串2并11020.05790.347/500mm2110kV電纜、35kV高壓設(shè)備4并5540.2321.68/400mm235 kV電纜、10kV高壓設(shè)備YMCC-220/2A4串22020.0290.29/500mm220 kV電纜、66110kV高壓設(shè)備2串2并11040.11580.694/500mm2110kV電纜、35kV高壓設(shè)備4并5580.4633.36/400mm235 kV電纜、10kV高壓設(shè)備YMCC-220/4A4串22040.05790.58/500mm220 kV電纜、66110kV

16、高壓設(shè)備2串2并11080.23161.39/500mm2110kV電纜、35kV高壓設(shè)備4并55160.9266.72/400mm235 kV電纜、10kV高壓設(shè)備b） 輸入電壓、電流及重量、外形尺寸型號輸入電流，V輸入電流，AQ值重量，kg裝置外形尺寸，m（A×B×H）YMCC-110/1A380122616001.5×1.2×1.5YMCC-110/2A380203025002.0×1.4×1.5YMCC-110/4A380333543002.3×1.6×1.5YMCC-220/1A380242633002.

17、6×1.6×2.5YMCC-220/2A380403052003.2×2.1×2.5YMCC-220/4A380663588003.6×2.3×2.5c） 過載能力諧振變壓器能在1.1倍額定電壓下長期工作。在額定電流下連續(xù)工作時間為90min，在1.2倍額定電流下連續(xù)工作時間為10min。4控制、保護及測量4.1 控制圖5 高壓試驗測量控制器外觀4.1.1控制單元的結(jié)構(gòu)組成控制單元安裝在電源控制柜內(nèi)，由主電源開關(guān)，電源隔離濾波單元，手動操作控制按鈕（自動控制時由筆記本電腦實現(xiàn)），調(diào)壓器及電機調(diào)速控制器，數(shù)字式電壓、電流測量儀表，系統(tǒng)保

18、護電路，工業(yè)控制計算機、高速數(shù)據(jù)采集卡、邏輯控制模塊、筆記本電腦、打印機和系統(tǒng)軟件等部分組成。4.1.2控制單元的主要功能l 可在自動控制和手動控制兩種模式下進行操作；l 測量精度：1級(高壓測量部分)；l 電壓自動跟蹤控制；l 自動跟蹤調(diào)諧反饋；l 具有耐壓計時功能。4.1.3控制模式轉(zhuǎn)換1）控制單元上有鑰匙旋鈕。當鑰匙旋鈕右旋時，220 V/380V AC電源進入控制臺，接通測量儀表和按鈕工作電源，工業(yè)控制計算機開始啟動。當鑰匙開關(guān)左旋時，將關(guān)斷控制臺所有工作電源，分斷高壓試驗系統(tǒng)前/后級開關(guān)，整個試驗系統(tǒng)立即停止工作。2）在手動操作控制面板上有手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)，當把開關(guān)轉(zhuǎn)向手動時，可以

19、通過手動操作控制按鈕控制試驗系統(tǒng)的工作；轉(zhuǎn)向自動時，使用計算機軟件系統(tǒng)控制試驗系統(tǒng)的工作。 3）在自動控制模式下，進行試驗運行前，調(diào)壓器自動回復到零位。電腦顯示屏的相應位置上顯示調(diào)壓器狀態(tài)信息。4.1.4全自動操作高壓試驗測控系統(tǒng)軟件人機界面非常友好，簡潔明了，幾乎所有的試驗信息都顯示在屏幕上，使用人員的可以方便地進行各種操作。主程序界面及相關(guān)設(shè)置如下圖。圖6 高壓試驗測控系統(tǒng)軟件主程序界面圖7 試驗樣品信息輸入窗口 圖8 系統(tǒng)設(shè)置窗口4.1.5手動操作1） 按下前級合閘按鈕，調(diào)壓器投入工作，此時測量儀表上顯示調(diào)壓器的輸出電壓、電流值。2） 按下前級分閘按鈕，切斷調(diào)壓器輸入電源。3） 后級合閘

20、/分閘按鈕，當調(diào)壓器投入工作后，可以通過后級合閘/分閘按鈕控制高壓的輸出。4） 升壓、降壓按鈕，用于調(diào)節(jié)高壓輸出值。注意：除非特殊需要，建議盡量不使用按鈕操作。使用按鈕操作時，在后級合閘前，請將調(diào)壓器的輸出調(diào)整到零狀態(tài)，以免因誤操作而發(fā)生過電壓。4.2保護裝置具有擊穿、閃絡(luò)、過流、過壓保護功能。如果在升壓過程中或耐壓試驗過程中發(fā)生意外情況（如高壓試區(qū)有人員進入等），可手按控制臺面板上的緊急關(guān)斷按鈕（Stop）使試驗立即人為停止。如果在試驗過程中電壓超過過電壓設(shè)定值，或電流超過過電流值，試驗強行終止，發(fā)出警報信息。要再試驗必須查明原因，消除設(shè)備故障，才能從新開始試驗。如果在耐壓時間內(nèi)被試品發(fā)生擊

21、穿，試驗會立即自動停止，發(fā)出警報信息。要再試驗必須驗明被試品確系擊穿或閃絡(luò)，處理后才能從新頭開始試驗。4.3 測量4.3.1測量系統(tǒng)的硬件構(gòu)成l 工業(yè)計算機 P及以上系列CPU，1G以上內(nèi)存，160G硬盤或者根據(jù)用戶要求配置l 數(shù)據(jù)采集卡 三總線全光電隔離模擬輸入l A/D轉(zhuǎn)換分辨率：12位l A/D芯片轉(zhuǎn)換時間：不大于10usl 最高采樣速率：100KHz/sl 通道切換時間(模擬開關(guān)導通時間放大器建立時間 )：<=5usl 系統(tǒng)綜合誤差：<=0.2%FSRl 邏輯控制模塊 控制高壓諧振試驗系統(tǒng)的各種動作。4.3.2試驗數(shù)據(jù)處理 試驗結(jié)束后自動保存并打印格式化的簡要試驗報告：l

22、試驗樣品信息l 試驗日期和時間 溫度 濕度l 分壓器分壓比 l 試驗電壓，高壓輸出電流l 耐壓試驗時間l 耐壓試驗曲線試驗系統(tǒng)軟件自動將試驗期間各種試驗參數(shù)保存到指定的目錄中，用戶可以通過“查詢歷史曲線”窗口查詢試驗歷史過程。4.3.3測量分析高壓試驗測控系統(tǒng)的主要功能是能夠按照GB/T 16927.1-1997高電壓試驗技術(shù)第一部分：一般試驗要求關(guān)于交流電壓試驗規(guī)定，完成相關(guān)測量分析任務。該系統(tǒng)具有記錄試驗電壓波形、分析電壓值和打印報告等功能。高壓試驗測控系統(tǒng)軟件，是基于虛擬儀器的數(shù)字化測量分析系統(tǒng)，主要用于對交流高壓試驗過程進行監(jiān)測，測量電壓峰值和有效值，自動跟蹤控制高壓電壓，分析輸入電源

23、的功率因數(shù)?？蛇M行多種高壓試驗，如逐級耐壓、自定義階梯型電壓試驗等。附錄A：常見電氣設(shè)備的對地電容值及試驗電壓A1 常見電纜電容量參數(shù)表交聯(lián)電纜每公里電容量(F)電纜導體截面積（mm）YJV、YJLV6/6kV、6/10kVYJV、YJLV8.7/10kV、8.7/15kVYJV、YJLV12/20kVYJV、YJLV21/35kVYJV、YJLV26/35kVYJV、YJLV38/66kVYJV、YJLV48/66kV3×500.2370.1920.1660.1180.1143×700.2700.2170.1870.1310.1253×950.3010.2400

24、.2060.1430.1353×1200.3270.2610.2230.1530.1433×1500.3580.2840.2410.1640.1530.1280.1233×1850.3880.3070.2670.1800.1630.1380.1323×2400.4300.3390.2910.1940.1760.1560.1463×3000.4720.3700.3190.2110.1900.1680.1573×4000.5310.4180.3520.2310.2093×5000.6030.4380.3880.2540.232電

25、纜導體截面積（mm）YJV、YJLV64/110kVYJV、YJLV128/220kVYJV、YJLV38/66kVYJV、YJLV48/66kV3×2400.1290.1560.1463×3000.1390.1680.1573×4000.1560.1180.1860.1773×5000.1690.1240.2010.1913×6300.1880.1380.2200.2093×8000.2140.1550.2420.2293×10000.2310.1720.2640.250電纜的交流耐壓試驗電壓電纜額定電壓交接試驗電壓預防性

26、試驗電壓U0U倍數(shù)電壓值(KV)試驗電流（A/km）倍數(shù)電壓值(KV)試驗電流（A/km）1.8/32U03.61.6U033.6/62U07.21.6U066/62U0121.6U0106/102U0121.6U0108.7/102U017.42.02/300mm21.6U01412/202U0241.6U01921/352U0421.6U03426/352U0523.1/300mm21.6U04248/662U0964.74/300mm21.6 U07764/1101.7U01095.79/500mm21.36U087127/2201.4U01786.93/500mm21.15U0146A

27、2 發(fā)電機定子每相電容值范圍部分發(fā)電機的電容值類別型號生產(chǎn)廠家額定容量(MW)額定電壓(kV)相電容(F)汽輪發(fā)電機QFS-125-2上海電機廠12513.8QFSN-200-2哈爾濱電機廠20015.75QFQS-200-2東方電機廠20015.75東方電機廠300300.6東方電機廠600600.9QFQS-200-2北京重型電機廠20015.75QFS-300-2上海電機廠30018.0QFSN-300-2上海電機廠30018.0ATB-2美國GE公司35223.00.268(設(shè)計值)TBB-320-2（前蘇聯(lián)）32022.00.312-105×234美國西屋公司60020.0

28、0.2(工廠試驗值)50WT23E-138ABB60022.00.253(設(shè)計值)水輪發(fā)電機72.5-8510.50.69430015.7540018.02-2.5發(fā)電機定子繞組交流耐壓試驗標準周 期要 求大修前（1）全部更換定子繞組并修好后的試驗電壓如下：容量KW額定電壓UnV實驗電壓V小于1000036以上2Un+1000但最低為150010000及以上6000以下2.5Un6000-180002Un+300018000以上按專門協(xié)議更換繞組后（2）交接時按上表的0.8倍執(zhí)行（3）大修前或局部更換定子繞組并修好后試驗電壓為：運行20年及以下者1.5Un運行20年以上與架空線路直接連接者1.

29、5Un運行20年以上不與架空線路直接連接者(1.3-1.5)Un說明：1、 應在停機后清除污穢前熱狀態(tài)下進行。處于備用狀態(tài)時，可在冷狀態(tài)下進行。2、 水內(nèi)冷電機一般應在通水的情況下進行試驗，進口機組按廠家規(guī)定。3、有條件時，可采用超低頻（0.1Hz）耐壓，試驗電壓峰值為工頻試驗電壓峰值的1.2倍。A3 常見變壓器繞組電容值如下表試品容量(kVA)66kV級全絕緣變壓器的電容及試驗電流類型6302000315063008001600035kV變壓器16000高壓地（pF）2700410046005900700082008000低壓地（pF）42006600790010000110001530015000高壓地試驗電壓（kV）12075高壓地試驗電流（A）0.1020.1540.1730.