XB（L）-5000kVA/70kV
调感式串联谐振试验装置
技
术
方
案
武汉市中测电力设备有限公司
中国 武汉
XB（L）-5000kVA/70kV调感式串联谐振试验装置
一、 被试品对象
1） 水轮发电机厂（1000MW）发电机，定子绕组单相对地电容量4.45μF，出口电压20kV；
定子线圈工艺过程中交流耐压标准 单位为千伏
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绕组型式 |
试验阶段 |
额定电压 |
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|
2£UN£6.3 |
6.3<UN£24 |
|
|
试验标准 |
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圈式 |
1.嵌装前
2.嵌装后(打完槽楔) |
2.75UN+1.0
2.5UN+0.5 |
2.75UN +2.5
2.5UN +2.5 |
|
|
条式 |
1.嵌装前
2.下层线圈嵌装后
3.上层线圈嵌装后(打完槽楔) |
2.75UN+1.0
2.5UN+1.0
2.5UN+0.5 |
2.75UN +2.5
2.5UN +2.0
2.5UN +1.0 |
|
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注：UN为发电机额定线电压，kV
加至额定试验电压后的持续时间，凡无特殊说明者均为1min。 |
|
定子绕组的交流耐电压试验 |
(1)对于整体到货的定子，定子绕组的交流耐电压试验电压应为出厂试验电压的0.8倍；
(2)对于在工地装配的定子，当额定线电压为20kV及以下时，试验电压为2倍额定线电压加3kV；
(3) 整机起晕电压应不小于1.0倍额定线电压。 |
转子吊入前，按本标准进行耐电压试验；机组升压前，不再进行交流耐电压试验
(1)交流耐电压试验应分相进行，升压时起始电压一般不超过试验电压值的1/3，然后逐步升至试验电压值，一般历时10s~15s为宜；
(2)试验前应将定子绕组内所有的测温电阻短接接地；
(3)耐压前，必须测量绝缘电阻及极化指数，并先进行直流耐电压试验； |
以上内容摘自GB/T8564—2003《水轮发电机组安装技术规范》
根据以上试验要求，定子绕组单相对地电容量2.45μF，机端出口电压20kV为最大试验负载。
1.嵌装前，定子线棒耐压，试验电压2.75UN +2.5kV即2.75*20kV+2.5kV=57.5kV；
2.下层线圈嵌装后，下层线棒耐压，试验电压2.5UN +2.0kV即2.5*20kV+2.0kV=52kV；
3.上层线圈嵌装后(打完槽楔) ，层线棒耐压，试验电压2.5UN +1.0kV即2.5*20kV+1.0kV=51kV
对于在装配完毕的定子，当额定线电压为20kV及以下时，试验电压为2倍额定线电压加3kV，则20kV发电机组装完毕后试验电压为43kV；
二、<, SPAN> 系统容量确定
水电机组，出口电压20kV，定子绕组单相对地电容量2.45μF，交流耐压试验，试验电压2UN+3kV即43kV，试验时高压侧电流为
系统的额定电压定为55kV，考虑到电流留裕度，系统额定电流设计为40A，故电抗器总体设计为2200kVA/55kV/40A.
根据以下公式：
 ，考虑将试品最大电容量按2.7uF考虑，
电抗器的电感值设计为5.6H~33.8H，此时发电机对应电容量为：0.3μF~1.81μF。
其中可调电抗器为1250kVA/55kV/22.72A且电感值设计范围为5.6H~33.8H，能满足0.3μF~1.81μF试品的耐压要求。
固定电抗器设计为两节，单节参数为为950kVA/55kV，电感值设计为10H，能满足1.01μF试品在55kV下的耐压要求。
可调电抗器与一节固定电抗器并联使用，能满足电容量为1.31μF~2.82μF试品的耐压要求。
结论：两台电抗器单独或并联使用时能满足电容量为：0.3μF~2.82μF试品的交流耐压要求(具体方法见后面使用关系表)。
三、 环境条件
运行环境条件
1) 温度
最高温度 40℃
24h 平均温度 35℃
最低温度 -10℃
2) 湿度
在24h 内测得的相对湿度的平均值不超过95%；
月相对湿度平均值不超过90%；
3) 海拔高度：1000m 以下。
四、 系统主要技术参数及功能
1. 额定容量：5000kVA；
2. 额定电压：70kV（交流）；84kV（直流）；
3. 额定电流：40（交流）；1000mA（直流）；
4. 工作频率：工频50Hz；
5. 输出电压波形畸变率：≤1%；
6. 允许连续工作时间：额定负载下5min，
7. 额定负载下连续运行5min后温升≤65K；
8. 装置自身品质因数：Q≥30；
9. 系统测量精度：有效值1.0级；
10. 输入电源：三相380V电压，频率为50Hz；
11. 对被试品具有过流、过压功能；
五、 设备遵循标准
GB 2900 《电工名词术语》
GB 3983 《高电压并联电容器》
GB 4208 《外壳防护等级》
GB 10229 《电抗器》
GB/T 16927 《高电压试验技术》
GB 50150 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》
DL/T507 《水轮发电机组启动试验规程》
DL/T 596 《电力设备预防性试验规程》
JB/T6204 《大型高压交流电机定子绝缘耐压试验规范》
ANSI-C50.10 《同步电机的一般要求》
IEEE-115 《同步电机的试验方法》
六、 L、Cx关系表
（一）使用关系表
1250kVA/55kV可调电抗器一节，单节950kVA/55kV固定电抗器单独或组合使用
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电抗器联接方式 |
被试品电容范围 |
电抗器可调范围 |
电压对应电容量 |
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可调电抗器 |
0.3~1.81μF |
5.6H~33.8H |
40kV |
0.3~1.86μF |
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43kV |
0.3~1.682μF |
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51kV |
0.3~1.42μF |
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52kV |
0.3~1.39μF |
|
55kV |
0.3~1.315μF |
|
固定电抗器 |
1.01μF |
10H |
55kV |
1.01μF |
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可调电抗器和一节固定电抗器并联 |
1.31~2.82μF |
3.59H~7.7H |
40kV |
1.31~2.82μF |
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43kV |
1.31~2.692μF |
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51kV |
1.31~2.43μF |
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52kV |
1.31~2.4μF |
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55kV |
1.31~2.325μF |
注：Cx为被试品电容量
（二）试验时使用关系列表
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设备组合
被试品电
容量范围 |
1250kVA/55kV可调电抗器一台
950kVA/55kV固定电抗器一台 |
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0.3μF-1.81μF |
使用可调电抗器 |
出口电压20kV发电机，试验电压不超过43kV，试验电容量范围为0.3~1.682μF |
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1.31μF-2.82μF |
使用可调电抗器与一台固定电抗器并联 |
出口电压20kV发电机，试验电压不超过43kV，试验电容量范围为1.31~2.692μF |
1） 交流耐压试验：采用工频谐振试验装置做发电机交流耐压试验；
特别说明：嵌装前，对定子线棒耐压，试验电压2.75UN +2.5kV即2.75*20kV+2.5kV=57.5kV，采用励磁变高压60kV抽头直接加压；
2） 直流泄漏试验：采用低压屏蔽法，利用激励变压器的直流输出高压端做直流耐压和测量泄漏电流；
备注：本装置即可对发电机做交流耐压试验也可做直流泄漏试验。做交流耐压试验时采用串并联谐振的原理，做直流泄漏试验时采用激励变压器经过硅堆整流和电容器滤波，并可测量泄漏电流。此套设备可做两种试验，方便现场使用和运输。
七、 系统配置及其参数
1. 激励变压器YQSB（J）-500kVA/7.5kV；10kV；60kV（JZ）/0.4kV 1台
激励变压器原、副边线圈按隔离水平10kV，1min设计，副边线圈与铁芯和铁外壳处在同一电位上，副边线圈对原边线圈及地为高压隔离。激励变压器的输出端对地连接有压敏电阻器或氧化锌避雷器。激励变压器的结构型式为油浸自冷式。其参数如下：
a) 额定容量：500kVA；
b) 输入电压：400V，单相；
c) 输出电压：7.5kV；10kV；60kV，交直流两用，交流60kV，直流75kV；
d) 结 构：油浸自冷式；
e) 额定运行5分钟后线圈对空气温升：≤65K；
f) 重 量：约1250kg；
g) 尺 寸：约850*510*820mm；
2. 电动调压器DT-500kVA/380V/0~420V 1台
调压器采用干式接触式电动调压器，它的特点是：①零电压启动，永无操作过电压的危险；②输出波形畸变率小；③电压受控性好，电压变化为线性；④体积小，重量轻。
调压器在回路中起输送电源至激励变压器的输入端及调节输出电压的作用。其参数如下：
a) 额定容量：500kVA；
b) 输入电压：380V，单相；
c) 输出电压：0~420V，单相；
d) 结 构：单相电动调压；
e) 重 量：约3000kg；
3. 谐振操作台DCG（L）-500kVA/380V 1台
a) 额定容量：500kVA；
b) 输入电压：380V；
c) 输出电压：0~420V；
d) 保护功能：零位、过流、过压；
e) 表计显示：2.5级；
f) 可以对高压侧电压、电流和低压侧的电压、电流进行监测
g) 重 量：约45kg；
1) 电抗器铁芯间隙遥测功能：
本装置在电抗器上安装了间隙传感器，在控制台上可直接读出铁芯的间隙，以指导操作，另外还安装了间隙限位开关及指示。
2) 耐压时间到自动降压功能：
耐压计时采用数显计时器。且当到达耐压时间时，系统会自动降压
3) 零位合闸、零起升压功能：
具有零位限位功能，如果调压器不在零位，高压输出按钮无法合上，保证系统是从零起升压。
4) 过流保护功能：
系统装有电磁式过流继电器，此继电器抗干扰能力强，动作迅速，避免试品受过流的损伤。
5) 各试验数据实时监测功能：
可以对高压侧电压、电流和低压侧的电压、电流进行监测，可以更直观地了解试验情况。
6) 回路谐振度数字显示及失谐升压闭锁功能：
通过功率因数表可以直观地显示系统谐振状态，如果功率因数不在谐振范围,则系统就不能正常升压，即处于失谐闭锁升压状态,。
4. 可调电抗器 XB（TL）-1250kVA/55kV 2台
a) 额定容量：1250kVA；
b) 额定电压：70kV；
c) 额定电流：17.8A；
d) 可调电感范围：5.6H~33.8H；
e) 品质因数：Q≥30；
f) 结构：油浸、带铁芯可调式；
g) 高低压套管分布与电抗器盖板表面,以便于起吊,运输和现场接线；
h) 重 量：约4.1t；
i) 尺 寸：约1580*950*1550mm；
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图1：可调电抗器结构示意图 |
可调电抗器设计成铁外壳、充油结构，铁芯为双芯柱，可调铁芯与固定铁芯间有导杆，可调铁芯在导杆上滑动，每个芯柱上有一个线圈，两个线圈在内部串联，铁芯部分二芯拄都有可调气隙，气隙在线圈内部，通过提升机构进行调节，机械间隙设计得小,从而体积小,,重心低，以使得电抗器噪声小，电感值稳定，输出电压稳定。
可调电抗器的铁芯每片都经过专门的去毛刺机进行毛刺处理，铁芯采购用专用粘胶固化成一整体，加上装有专用减震垫，这样使得电抗器噪音大大减小。（如图1所示）
可调电抗器上安装了位移传感器，传感器的数字显示部分在控制台面板上，故在控制台上即可观察到电抗器铁芯气隙变化情况。 |
5. 固定电抗器 XBDK-1250kVA/70kV 2台
a) 额定容量：1250kVA；
b) 额定电压：70kV；
c) 额定电流： 17.27A；
d) 电感量：10H；
e) 品质因数：Q≥30；
f) 结构：油浸、固定式；
g) 重 量：约2000kg；
h) 尺 寸：Ф1560*1300mm；
6. 交流分压器SGB-80A 1台
a) 额定电压：80kV（交流）；84kV（直流）
b) 测量精度：交流有效值1.5级；直流1.0级；
c) 介质损耗：tgδ≤0.5%；
d) 分 压 比：1000：1，分压比误差：≤1.0%；
e) 组成部分：高低压电容臂，测量线和测量表计三部分；
f) 结 构：铝合金外包装；
g) 重 量：约5Kg；
7. 外附硅堆150kV/1A 4支（外附全波整流用）
8. 保护水阻70kV/1A 1支（直流耐压试验时保护用）
9. 滤波电容70kV/0.5μF 1台
10. 延时放电棒70kV 1支
11. 瞬时放电棒70kV &n, bsp; 1支
12. 直流泄漏表2mA，1.0级 1块
八、 供货清单一览表
（一）配置设备一览表
|
序号 |
设备名称 |
型 号 及 规 格 |
单位 |
数量 |
备注 |
|
1 |
激励变压器 |
YQSB(J)-500kVA/7.5kV；10kV；60(JZ)/0.4kV |
台 |
1 |
|
|
2 |
电动调压器 |
DT-500kVA/380/0~420V |
台 |
1 |
|
|
3 |
控制台 |
DCG（L）-500kVA/380V |
台 |
1 |
|
|
4 |
可调电抗器 |
XB（TL）-1250kVA/55kV |
台 |
2 |
|
|
5 |
固定电抗器 |
XBDK-1250kVA/70kV |
台 |
2 |
|
|
6 |
交流分压器 |
SGB-80A |
套 |
1 |
|
|
7 |
外附硅堆 |
150kV/1A |
支 |
4 |
|
|
8 |
保护水阻 |
70kV/1A |
支 |
1 |
|
|
9 |
滤波电容 |
70kV/0.5μF |
台 |
1 |
|
|
10 |
延时放电棒 |
70kV |
支 |
1 |
|
|
11 |
瞬时放电棒 |
70kV |
支 |
1 |
|
|
12 |
直流泄漏表 |
2mA，1.0级 |
台 |
1 |
|
（二）设备附件一览表
|
序号 |
设 备 名 称 |
型 号 及 规 格 |
单位 |
数量 |
备注 |
|
1 |
电抗器至分压器 |
高压硅胶线60kV/2m2 |
根 |
1 |
1米 |
|
2 |
电抗器至被试品 |
高压硅胶线60kV/8mm2 |
根 |
1 |
5米 |
|
3 |
电抗器并联间 |
高压硅胶线35kV/4mm2 |
根 |
2 |
3米 |
|
4 |
电源进线 |
带线鼻子120mm2/500V |
根 |
2 |
5米长/根 |
|
5 |
激励变进线 |
带线鼻子120mm2/500V |
根 |
2 |
3米长/根 |
|
6 |
激励变至电抗器 |
带线鼻子硅胶线35kV/8mm2 |
根 |
1 |
5米 |
|
7 |
航插线 |
4芯、7芯、9芯各一根 |
套 |
1 |
|
|
8 |
接地线 |
30mm2绝缘外皮的多芯软铜线 |
根 |
4 |
3米,5米各2 |
|
9 |
控制回路保险 |
|
只 |
2 |
| |
