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變壓器和電纜串聯諧振耐壓試驗配置技術方案

關于31.5MVA 110kV電力變壓器和10kV、35kV交聯電纜串聯諧振交流耐壓試驗設備配置的技術方案

(一)被試對象:

1、31.5MVA110kV電力變壓器

2、10kV交聯電纜

4、35kV交聯電纜

(二)被試手段分析:

1、試驗標準

目前,關于GIS、交聯電纜等大電容量的試品,IEC有相關的標準支持非工頻的交流耐壓試驗,試驗頻率一般在20~300Hz內,對于電壓較低的試品,優先選用 45-65Hz 的頻率范圍。國內,各地區也有相應的規程支持交聯電纜的非工頻交流耐壓試驗,其試驗頻率一般在30-300Hz 范圍內。對于10kV、35kV的交聯電纜,試驗電壓一般都低于相電壓的2倍。在很多地方,工頻定義為45Hz-55Hz,甚至定義為 45Hz-65Hz,也就是說,電力變壓器的工頻交流耐壓試驗的試驗頻率可以為45Hz-65Hz。

串聯諧振

2、試驗方法

諧振升壓方法是目前對于電力系統大電容性試品比較適用的方法,分為工頻試驗和變頻試驗。諧振升壓方法有工頻諧振升壓法和變頻諧振升壓法,工頻諧振主要用于發電機,變頻諧振主要用于交聯電纜。工頻交流高壓試驗適用范圍廣,但是調諧比較繁瑣,通常采用調感法;變頻交流高壓試驗受到試驗標準的限制,但是調諧簡單,操作方便,通常采用調頻法。工頻定義為 45Hz-55Hz 后(甚至定義為 45Hz-65Hz),變頻交流試驗在一定范圍內得到了更為廣泛的應用.特別是調頻調感方法同時使用,使得系統很方便的滿足規程對頻率的要求和設備對寬范圍電容量的試品的要求。

3、用戶要求

用戶希望購置這樣的設備:既能滿足 10kV交聯電纜的交流耐壓試驗,同時又能滿足 31.5MVA110kV電力變壓器的交流耐壓試驗。10kV交聯電纜的交流耐壓試驗的試驗頻率可以為30Hz-300Hz, 31.5MVA110kV電力變壓器的交流耐壓試驗的試驗頻率可以為45Hz-65Hz。

(三)選型依據

31.5MVA 110kV電力變壓器(中性點分級絕緣)

交接試驗:試驗電壓為95kV,

預防試驗:試驗電壓為 80kV

試驗電流:I=2×3.14×45×0.0193×95=518mA

此時,需要的電感量為 648H。對于低壓-高壓、中壓、地,諧振頻率為45Hz;對于中壓-高壓、低壓、地,諧振頻率為57.6Hz; 對于高壓-中壓、低壓、地,諧振頻率為58.7Hz。

電抗器設計為四節,單節電感量為162H, 單節耐壓為30kV。為了能滿足31.5MVA以下容量的電力變壓器的交流耐壓試驗,要求電抗器設計成150H-600H連續可調。假設對于 10MVA電力變壓器,只要把電抗器電感值調節到326H,就可以在 45Hz 條件下對中壓-高壓、低壓、地進行試驗,同時還可以在 45.5Hz 條件下對低壓-高壓、中壓、地進行試驗和在 56.2Hz 條件下對高壓-中壓、低壓、地進行試驗。這樣,同時滿足了工品試驗和寬范圍使用的要求。

2、10kV交聯電纜做10kV交聯電纜的耐壓試驗時,可以將四節電抗器并聯起來,最小電感量為40.5H, 因此,試品的最大電容量為0.6956uF,對于常用的 8.7/10kV 電纜,試驗的最大長度(30Hz下):根據不同電纜截面積35㎡,電纜最大試驗長度為4.02km,截面積越大,試驗長度越短。

3、35kV交聯電纜做35kV交聯電纜的耐壓試驗時,可以將先將四節電抗器每兩節串聯起來分成兩組,再將兩組并聯起來,最小電感量為162H, 因此,試品的最大電容量為 0.1739uF, 對于常用的 26/35kV 電纜,試驗的最大長度(30Hz下):根據不同電纜截面積50㎡,電纜最大試驗長度為1.25km,截面積越大,試驗長度越短。

2、串聯諧振系統組成:

系統由控制源、激勵變壓器、電抗器、分壓器四部分組成,其中電抗器設計單節為 25kV/0.5A,共四節,既可串聯使用,也可并聯并聯。這種組合具有如下優點:

1)單只電抗器重量小于38kg。

2)25kV/0.5A的電抗器一只可以用于更短10kV電纜的交流耐壓試驗

3)25kV/0.5A的電抗器兩只串聯可以用于更短35kV電纜的交流耐壓試驗

4)組合方式靈活方便。
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