磁性工频谐振试验变压器说明书

1、现场耐压试验专用磁性工频谐振试验变压器说明书青岛菲特电器科技有限公司中国青岛目 录1 概述12 现有谐振耐压试验技术对比12.1试验变压器的负荷特性12.2变频串联谐振试验变压器22.3可调气隙铁心电抗器谐振变压器22.4磁性工频谐振试验变压器22.5几种耐压试验装置对比23 产品技术说明33.1 型号意义33.2 磁控式谐振变工作原理33.3结构53.3.1 便携式结构53.3.2 110kV车载式结构63.3.3 220kV车载式结构73.4产品规格及技术指标83.4.1 便携式技术参数83.4.2 车载式技术参数94 控制、保护及测量114.1 控制114.1.1控制单元的结构组成114

2、.1.2 控制单元的主要功能114.1.3 控制模式转换114.1.4 全自动操作124.1.5 手动操作134.2保护134.3 测量134.3.1 测量系统的硬件构成134.3.2 试验数据处理144.3.3 测量分析14附录A：常见电气设备的对地电容值及试验电压15A1 常见电缆电容量参数表15A2 发电机定子每相电容值范围16A3 常见变压器绕组电容值如下表17A4 GIS的电容量181 概述磁性工频谐振试验变压器是青岛菲特电器科技有限公司专门为大电容试品研发的专利产品（专利号：ZL201020180178.6），具有无需机械调隙、也无需变频、操作简单的优点。该产品是在普通试验变压器的

3、基础上对变压器铁心增加了直流偏磁控制功能，利用试品电流负反馈调节偏磁深度使变压器的励磁阻抗与试品的容抗自动实现并联谐振。产生谐振后变压器自主产生的感性无功电流与试品的容性无功电流完全抵消，试验电源只需提供很小的有功电流，利用磁性工频谐振技术可使试验变压器功率放大倍数（Q值）达到20120倍。磁性工频谐振试验变压器有分体便携式及车载可移动式两种结构，无须象变频谐振变压器那样需要大批电抗器在现场搬运与组装，且在工频下谐振与试品运行频率一致，具有等效性好、无机械转动设备、Q值高、免维护及使用方便的优点，适用于任何电容值的试品，尤其适用大电容电力设备试品，是工频耐压试验的代替型领先产品。2 现有谐振耐

4、压试验技术对比2.1试验变压器的负荷特性试验变压器主要用于给电气设备或器件进行耐压试验，以找出被试品的绝缘缺陷或隐患。在耐压试验过程中，试验电压加在被试品的绝缘上会产生容性无功电流，被试品的对地电容越大试验电流也越大，需要的电源功率也就越大。因此试验变压器的负荷是纯容性无功负荷。对于大电容值的电力设备如交联聚乙烯中低压/高压/超高压电力电缆(XLPE)、全封闭高压组合电器(GIS)、发电机定子、大型变压器、架空电力线路、电力电容器等，普通的低压电源已无法满足试验容量的要求。由于试验变压器所带负荷都是容性无功，因此可以通过提供相同的感性无功进行补偿的办法来降低电源的容量。当使用一台电抗器使其电抗

5、值与试品容抗值相等，如果电抗器与试品串联则形成串联谐振试验回路，如果电抗器与试品并联联则形成并联谐振试验回路，发生谐振时，电抗器的感性无功与试品的容性无功完全抵消，电源只需要提供很小的有功功率，这就是谐振耐压试验技术。根据电抗值调节方式的不同，谐振耐压试验技术有变频串联谐振变压器、机械调隙调感工频谐振变压器以及磁性工频谐振变压器等。2.2变频串联谐振试验变压器变频串联谐振试验变压器是先人工粗调电感，再变频调节至谐振的试验技术。该技术需要许多固定电感值的电抗器单元，试验前先要计算或测量试品的电容值，再根据电容值算出所需的电感值，然后用这些电抗器单元通过串并联组合得到最接近计算值的电感，再调节电源

6、频率使电感感抗与被试设备的容抗在所调频率下相等形成完全谐振，产生谐振后电抗器的感性无功功率与试品的容性无功功率相抵消，从而只需要很小的电源功率。变频谐振试验设备需要大量的电抗器单元，而且每一次试验都需要精密的计算，再根据计算结果去串并联电抗器，因此变频谐振试验的缺点是试验工作量很大，操作太复杂。2.3可调气隙铁心电抗器谐振变压器可调气隙铁心电抗器谐振变压器通过机械传动机构调节铁心气隙使电抗器的电抗值与试品容抗值相等发生串联或并联谐振，这种方法的优点是在工频下谐振，操作也方便，缺点是机械传动机构调节机构要承受很大的电动力，造成噪声大、工作寿命短，而且产品体积重量都大，不便于移动。2.4磁性工频谐

7、振试验变压器 磁性工频谐振试验变压器巧妙地把升压变压器与可调电抗器合为一体，该产品是在普通试验变压器的基础上对变压器铁心增加了直流偏磁控制功能，通过对铁心的直流偏磁使变压器的励磁阻抗与试品的容抗实现并联谐振。这种方法的优点是工频下谐振、无机械转动设备、免维护、使用方便，而且升压容易，没有串联谐振需要精密调节感抗才能产生高压的缺点。2.5几种耐压试验装置对比几种耐压试验装置对比序号项 目工频耐压试验20300Hz变频谐振空载挂网0.1Hz超低频直流高压1与工频等效性最好较好最好差（不推荐）差（不推荐）2故障检出率最高较高较低较低低3对试品损伤小小最小较大最大4试验设备体积大最大-较小最小5试验工

8、作量小最大最小小小6试验时间60min5/15min 24h4560min5min7升压难易程度同普通试验变需精确串电感容易容易容易8综合评价优先推荐推荐不推荐不推荐禁止或不推荐3 产品技术说明3.1 型号意义3.2 磁控式谐振变工作原理(a) 变压器等效工作原理图（b）磁性调感原理图（c）磁性试验装置接线原理图图1 谐振变压器工作原理图图1（a）是磁性谐振变的工作原理图。对于普通变压器，励磁阻抗Xm非常大，励磁电流Im很小，试验电流Ix按变压器变比基本全部流入电源侧，即IoIx（Ix折算到电源侧）。如果通过直流偏磁改变铁心的磁导率，则Xm下降，Im增加，当Im=Ix时，Io0，此时为变压器的

9、励磁感抗与试品容抗相等形成并联谐振，电源输出功率只有有功功率。因此磁性谐振变实际上就是一种励磁阻抗可调的试验变压器。图1（b）为磁性调感原理图，通过调压器D及磁性变压器高压绕组W2提供试品所需的试验电压，反馈变压器Tf及整流器将试验电流Ix按一定比例转换成直流电流后注入励磁绕组WD给铁心直流偏磁，通过调整反馈变压器的变比控制直流电流大小使交流励磁电流与试验电流Ix相等，交流感性励磁电流与容性试验电流抵消后电源电流只剩下有功电流。图1（c）为本产品的实际应用原理图。先将升压变设计成串级式结构，再在低压侧通过磁性谐振变平衡容性无功电流，此举简化了高压试验变的绝缘结构，使产品可以做成干式，便于运输。

10、3.3结构 便携式结构图2便携式接线布置示意图图2是便携式布置示意图。分体便携式将磁性谐振变压器、升压变分裂成多个基本单元以减轻重量，升压变单元设计成21kV/0.1A，最多可4级串联，通过串联组合可得到21、42、63、84 kV的试验电压，扩大容量时按先串后并的原则接线，单组串时为0.1A，2组并时为0.2A，以此类推。磁性谐振变按每4台升压变单元配1台配置（无论升压变是串联还是并联），不足4台也配1台。3.3.2 110kV车载式结构 （a）结构示意图图3 110KV车载式接线图纸示意图图3是110KV车载式的结构示意图。将电源柜、磁性谐振变及升压变集成安装在一个底架上，外出试验时将整个

11、装置吊装在汽车上，现场接好电源及电脑数据线，将高压引线引至试品即可试验，装置离试品较远时，引线中间可以用绝缘杆临时支撑。升压变为2串级结构，110KV试验时从最顶部引出，55KV试验时从中部引出，顶部出线端接地，55KV试验时试验电流可以大1倍。3.3.3 220kV车载式结构（a）220KV装置结构示意图图4 220KV车载式接线布置示意图图4是220KV车载式结构示意图。其结构与110KV类似，只是为了降低运输高度，220KV由2组110KV串联而成，高电压的1组安装在110KV绝缘底座上。3.4产品规格及技术指标3.4.1 便携式技术参数a）升压变单元参数 输出电压：21kV 输出电流：

12、0.1A 单件重量：65kg 尺寸：500300b）磁性谐振变参数 输入电压：220V 输出电压：220V 输入电流：2A 输出电流：23A 单件重量：60kg 尺寸：450450400c）装置参数型号升压单元台数磁性谐振变台数电源容量接线额定电压kV额定电流A适用范围YMCB-84/0.1A41220V/2A4串840.135 kV高压设备3串630.135 kV电缆2串2并420.2610 kV高压设备4并210.4610 kV电缆YMCB-84/0.2A82220V/4A4串2并840.235 kV高压设备3串2并630.235 kV电缆2串4并420.4610 kV高压设备8并210.

13、8610 kV电缆YMCB-84/0.3A123220V/6A4串3并840.335 kV高压设备3串4并630.435 kV电缆2串6并420.6610 kV高压设备12并211.2610 kV电缆YMCB-84/0.4A164220V/8A4串4并840.435 kV高压设备3串5并630.535 kV电缆2串8并420.8610 kV高压设备16并211.6610 kV电缆注：需要增加容量时，按照每台磁性谐振变配4台升压变单元按比例增加配置即可。3.4.2 车载式技术参数a）额定容量、额定电压、额定电流及适用范围型号高压接线额定电压kV额定电流A最大电容值F参考电缆长度km适用范围YMC

14、C-110/1A2串11010.0290.174/500mm2110 kV电缆、35 kV高压设备2并5520.1160.84/400mm235 kV电缆、10kV高压设备YMCC -110/2A2串11020.05790.347/500mm2110 kV电缆、35 kV高压设备2并5540.2321.68/400mm235 kV电缆、10kV高压设备YMCC -110/4A2串11040.11580.694/500mm2110 kV电缆、35 kV高压设备2并5580.4633.36/400mm235 kV电缆、10kV高压设备YMCC-220/1A4串22010.01450.145/500

15、mm2220 kV电缆、66110kV高压设备2串2并11020.05790.347/500mm2110kV电缆、35kV高压设备4并5540.2321.68/400mm235 kV电缆、10kV高压设备YMCC-220/2A4串22020.0290.29/500mm220 kV电缆、66110kV高压设备2串2并11040.11580.694/500mm2110kV电缆、35kV高压设备4并5580.4633.36/400mm235 kV电缆、10kV高压设备YMCC-220/4A4串22040.05790.58/500mm220 kV电缆、66110kV高压设备2串2并11080.2316

16、1.39/500mm2110kV电缆、35kV高压设备4并55160.9266.72/400mm235 kV电缆、10kV高压设备b） 输入电压、电流及重量、外形尺寸型号输入电流，V输入电流，AQ值重量，kg装置外形尺寸，m（ABH）YMCC-110/1A380122616001.51.21.5YMCC-110/2A380203025002.01.41.5YMCC-110/4A380333543002.31.61.5YMCC-220/1A380242633002.61.62.5YMCC-220/2A380403052003.22.12.5YMCC-220/4A380663588003.62.3

17、2.5c） 过载能力谐振变压器能在1.1倍额定电压下长期工作。在额定电流下连续工作时间为90min，在1.2倍额定电流下连续工作时间为10min。4 控制、保护及测量4.1 控制图5 高压试验测量控制器外观4.1.1控制单元的结构组成控制单元安装在电源控制柜内，由主电源开关，电源隔离滤波单元，手动操作控制按钮（自动控制时由笔记本电脑实现），调压器及电机调速控制器，数字式电压、电流测量仪表，系统保护电路，工业控制计算机、高速数据采集卡、逻辑控制模块、笔记本电脑、打印机和系统软件等部分组成。4.1.2 控制单元的主要功能l 可在自动控制和手动控制两种模式下进行操作；l 测量精度：1级(高压测量部分

18、)；l 电压自动跟踪控制；l 自动跟踪调谐反馈；l 具有耐压计时功能。4.1.3 控制模式转换1）控制单元上有钥匙旋钮。当钥匙旋钮右旋时，220 V/380V AC电源进入控制台，接通测量仪表和按钮工作电源，工业控制计算机开始启动。当钥匙开关左旋时，将关断控制台所有工作电源，分断高压试验系统前/后级开关，整个试验系统立即停止工作。 2）在手动操作控制面板上有手动/自动转换开关，当把开关转向手动时，可以通过手动操作控制按钮控制试验系统的工作；转向自动时，使用计算机软件系统控制试验系统的工作。 3）在自动控制模式下，进行试验运行前，调压器自动回复到零位。电脑显示屏的相应位置上显示调压器状态信息。4

19、.1.4 全自动操作高压试验测控系统软件人机界面非常友好，简洁明了，几乎所有的试验信息都显示在屏幕上，使用人员的可以方便地进行各种操作。主程序界面及相关设置如下图。图6 高压试验测控系统软件主程序界面图7 试验样品信息输入窗口 图8 系统设置窗口4.1.5 手动操作1） 按下前级合闸按钮，调压器投入工作，此时测量仪表上显示调压器的输出电压、电流值。2） 按下前级分闸按钮，切断调压器输入电源。3） 后级合闸/分闸按钮，当调压器投入工作后，可以通过后级合闸/分闸按钮控制高压的输出。4） 升压、降压按钮，用于调节高压输出值。注意：除非特殊需要，建议尽量不使用按钮操作。使用按钮操作时，在后级合闸前，请

20、将调压器的输出调整到零状态，以免因误操作而发生过电压。4.2保护装置具有击穿、闪络、过流、过压保护功能。如果在升压过程中或耐压试验过程中发生意外情况（如高压试区有人员进入等），可手按控制台面板上的紧急关断按钮（Stop）使试验立即人为停止。如果在试验过程中电压超过过电压设定值，或电流超过过电流值，试验强行终止，发出警报信息。要再试验必须查明原因，消除设备故障，才能从新开始试验。如果在耐压时间内被试品发生击穿，试验会立即自动停止，发出警报信息。要再试验必须验明被试品确系击穿或闪络，处理后才能从新头开始试验。4.3 测量4.3.1 测量系统的硬件构成l 工业计算机 P及以上系列CPU，1G以上内存

21、，160G硬盘或者根据用户要求配置l 数据采集卡 三总线全光电隔离模拟输入l A/D转换分辨率：12位l A/D芯片转换时间：不大于10usl 最高采样速率：100KHz/sl 通道切换时间(模拟开关导通时间放大器建立时间 )：=5usl 系统综合误差：=0.2%FSRl 逻辑控制模块 控制高压谐振试验系统的各种动作。4.3.2 试验数据处理 试验结束后自动保存并打印格式化的简要试验报告：l 试验样品信息l 试验日期和时间 温度 湿度l 分压器分压比 l 试验电压，高压输出电流l 耐压试验时间l 耐压试验曲线试验系统软件自动将试验期间各种试验参数保存到指定的目录中，用户可以通过“查询历史曲线”

22、窗口查询试验历史过程。4.3.3 测量分析高压试验测控系统的主要功能是能够按照GB/T 16927.1-1997高电压试验技术第一部分：一般试验要求关于交流电压试验规定，完成相关测量分析任务。该系统具有记录试验电压波形、分析电压值和打印报告等功能。高压试验测控系统软件，是基于虚拟仪器的数字化测量分析系统，主要用于对交流高压试验过程进行监测，测量电压峰值和有效值，自动跟踪控制高压电压，分析输入电源的功率因数。可进行多种高压试验，如逐级耐压、自定义阶梯型电压试验等。 附录A：常见电气设备的对地电容值及试验电压A1 常见电缆电容量参数表 交联电缆每公里电容量(F)电缆导体截面积（mm）YJV、YJL

23、V6/6kV、6/10kVYJV、YJLV8.7/10kV、8.7/15kVYJV、YJLV12/20kVYJV、YJLV21/35kVYJV、YJLV26/35kVYJV、YJLV38/66kVYJV、YJLV48/66kV3500.2370.1920.1660.1180.1143700.2700.2170.1870.1310.1253950.3010.2400.2060.1430.13531200.3270.2610.2230.1530.14331500.3580.2840.2410.1640.1530.1280.12331850.3880.3070.2670.1800.1630.1380

24、.13232400.4300.3390.2910.1940.1760.1560.14633000.4720.3700.3190.2110.1900.1680.15734000.5310.4180.3520.2310.20935000.6030.4380.3880.2540.232电缆导体截面积（mm）YJV、YJLV64/110kVYJV、YJLV128/220kVYJV、YJLV38/66kVYJV、YJLV48/66kV32400.1290.1560.14633000.1390.1680.15734000.1560.1180.1860.17735000.1690.1240.2010.191

25、36300.1880.1380.2200.20938000.2140.1550.2420.229310000.2310.1720.2640.250电缆的交流耐压试验电压电缆额定电压交接试验电压预防性试验电压U0U倍数电压值(KV)试验电流（A/km）倍数电压值(KV)试验电流（A/km）1.8/32U03.61.6U033.6/62U07.21.6U066/62U0121.6U0106/102U0121.6U0108.7/102U017.42.02/300mm21.6U01412/202U0241.6U01921/352U0421.6U03426/352U0523.1/300mm21.6U04

26、248/662U0964.74/300mm21.6 U07764/1101.7U01095.79/500mm21.36U087127/2201.4U01786.93/500mm21.15U0146A2 发电机定子每相电容值范围部分发电机的电容值类别型号生产厂家额定容量(MW)额定电压(kV)相电容(F)汽轮发电机QFS-125-2上海电机厂12513.8QFSN-200-2哈尔滨电机厂20015.75QFQS-200-2东方电机厂20015.75东方电机厂300300.6东方电机厂600600.9QFQS-200-2北京重型电机厂20015.75QFS-300-2上海电机厂30018.0QFS

27、N-300-2上海电机厂30018.0ATB-2美国GE公司35223.00.268(设计值)TBB-320-2（前苏联）32022.00.312-105234美国西屋公司60020.00.2(工厂试验值)50WT23E-138ABB60022.00.253(设计值)水轮发电机72.5-8510.50.69430015.7540018.02-2.5发电机定子绕组交流耐压试验标准周 期要 求大修前（1）全部更换定子绕组并修好后的试验电压如下：容量KW额定电压UnV实验电压V小于1000036以上2Un+1000但最低为150010000及以上6000以下2.5Un6000-180002Un+30

28、0018000以上按专门协议更换绕组后（2）交接时按上表的0.8倍执行（3）大修前或局部更换定子绕组并修好后试验电压为：运行20年及以下者1.5Un运行20年以上与架空线路直接连接者1.5Un运行20年以上不与架空线路直接连接者(1.3-1.5)Un说明：1、 应在停机后清除污秽前热状态下进行。处于备用状态时，可在冷状态下进行。2、 水内冷电机一般应在通水的情况下进行试验，进口机组按厂家规定。3、有条件时，可采用超低频（0.1Hz）耐压，试验电压峰值为工频试验电压峰值的1.2倍。A3 常见变压器绕组电容值如下表试品容量(kVA)66kV级全绝缘变压器的电容及试验电流类型6302000315063008001600035kV变压器16000高压地（pF）2700410046005900700082008000低压地（pF）42006600790010000110001530015000高压地试验电压（kV）12075高压地试验电流（A）0.1020.1540.1730.2230.2660.3090.189对于