三相100KW變頻電源裝置




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系統(tǒng)簡介
HVTP型變頻電源裝置是串聯(lián)諧振成套試驗系統(tǒng)和局部放電試驗系統(tǒng)的重要組成部分,本裝置采用調(diào)頻調(diào)壓方式,進行交流耐壓以及局部放電試驗,頻率的調(diào)節(jié)不需要停電進行,可以在線調(diào)頻。
本裝置通過改變試驗回路的頻率,利用較小容量的供電電源可以完成等效于供電電源30~200倍的試驗,大大緩解了現(xiàn)場試驗電源的容量不足問題。


HVTP-100型變頻電源裝置主要有以下功能:
作為110kV及以下電壓等級電力變壓器交流耐壓和局部放電試驗的電源,采用一次接線的方式,可對變壓器三相同時加壓進行局部放電試驗,大大節(jié)約了現(xiàn)場試驗時間和試驗人員的工作強度。當對某一相的絕緣狀況有疑問時,可以單相勵磁加壓進行分析判斷。
●配備合適的補償電抗器,可對電力電纜、補償電容器進行交流耐壓試驗。
●單獨作為中頻電源和大功率中頻信號源。本裝置初始合閘電壓,試驗電壓波形,電壓上升速度均符合GB/T16927-1997及GB1094-85 的要求, 并具有體積小、重量輕、操作方便、高指標、多功能的特點,是一套非常理想的現(xiàn)場試驗設備。


系統(tǒng)特點
●試驗的等效性好。本裝置輸出即為正弦波,波形失真度小。波形畸變率 <3%,不同于其他類型的變頻電源裝置(其他類型的變頻電源裝置為方波輸出,經(jīng)過波形整形而成的正弦波)。所以,本裝置在試驗過程中,不需要測量峰值。
●采用光纖方式控制,徹底將高壓和低壓控制回路隔離。
●體積小、重量輕、搬運靈活、非常適合現(xiàn)場使用。
●操作簡潔方便、接線簡單,能夠提高工作效率50%(相對于發(fā)電機組方式)。
●安全可靠,本裝置內(nèi)集合了多種保護。包括:放電擊穿保護、過電壓整定保護、輸出短路保護、開機零位保護、橋臂放大回路保護、功率曲線保護等。當任何一種保護出現(xiàn)時,裝置立即斷開試驗電壓輸出,切斷主回路電源,確保試驗人員、被試品以及試驗系統(tǒng)的安全。
●本裝置中的信號源由專用芯片產(chǎn)生,采用微機控制,輸出頻率穩(wěn)定性高,可以到達0.001Hz。
●變頻輸出電壓由TI公司的高速微機控制,輸出電壓的不穩(wěn)定度<1%。


主要技術指標
一般使用條件

●海拔高度:≤3000m;
●環(huán)境溫度: -5℃~40℃;
●相對濕度:≤90%;
●日照強度:0.1%W/cm2  ;
●最大日溫差:<25℃;
●無導電塵埃;
●無火災及爆炸危險;
●不含有腐蝕金屬和絕緣的氣體存在;
●設有一個可靠接地點;
●放置位置傾斜度不大于5度;
●存放地點:戶內(nèi);
●存放環(huán)境溫度-20℃~40℃,相對濕度≤90%。
三相性能參數(shù)
●額定輸入電壓:三相交流 380V,50Hz;
●三相四線制輸出;
●三相額定輸出電壓:線電壓0~320V;連續(xù)可調(diào)(相角差120°±1°);
●三相額定輸出電流:線電流180A;
●三相額定輸出功率:100kW;
●頻率調(diào)節(jié)范圍:20~300Hz;
●頻率調(diào)節(jié)精度:0.1Hz;
●頻率穩(wěn)定度:0.01Hz;
●滿負載下連續(xù)工作時間:180分鐘;
●輸出波形:標準正弦波;
●輸出電壓波形畸變率:≤3%;
●輸出電壓不穩(wěn)定度:≤1%;
單相性能參數(shù)
●額定輸入電壓:三相交流 380V,50Hz;
●單相輸出;A,C相;
●單相額定輸出電壓:0~350V;(A,C兩相之間)
●單相額定輸出電流:285A;
●單相額定輸出功率:100kW;
●頻率調(diào)節(jié)范圍:20~300Hz;
●頻率調(diào)節(jié)精度:0.1Hz;
●頻率穩(wěn)定度:0.01Hz;
●滿負載下連續(xù)工作時間:180分鐘;
●輸出波形:標準正弦波;
●輸出電壓波形畸變率:≤3%;
●輸出電壓不穩(wěn)定度:≤1%;


工作原理
變頻電源裝置的大功率輸出采用逐級放大的原理。從最初的微小功率的信號源,經(jīng)過多次放大,實現(xiàn)大功率輸出,滿足試驗需要。
信號源用可變頻的函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個標準的正弦波信號經(jīng)過數(shù)字電位器進行電壓調(diào)節(jié),此過程也是在試驗過程中的頻率調(diào)節(jié)和電壓調(diào)節(jié)。此時的頻率與試驗頻率相同,頻率和電壓的調(diào)節(jié)在信號源部分實現(xiàn)。信號源的輸出直接推動“前級功放”,有初步功率輸出,此“前級功放”中分為兩路,其中一路產(chǎn)生與試驗頻率相同的“同步電源”,供給局放儀;另外一路用于推動“橋式功放電路”?!皹蚴焦Ψ烹娐贰币簿褪谴蠊β十a(chǎn)生的主要部分,在試驗過程中其發(fā)熱量很大,需要一個風冷系統(tǒng)來散熱。

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圖1  HVTP型變頻電源裝置工作原理流程圖

“橋式功放電路”還需要大功率的直流電源作為工作電源。本裝置的電源直接取自三相380V交流電源,經(jīng)具有過流和速斷保護的真空開關送入三相橋式整流電路,變成脈動直流,經(jīng)濾波電感和濾波電容組成的濾波電路將脈動直流變?yōu)槠交闹绷麟娫垂┙o“橋式功放電路”。由于濾波電容器的電容量達到數(shù)萬微法,直接合閘,充電電流很大,可能造成總電源開關跳閘。故在裝置中增加預合閘回路。先經(jīng)小電流向濾波電容充電,待電容充電電流較小時再合閘,無較大的啟動沖擊電流。當分閘后,濾波電容上的儲存的電荷通過放電電阻緩慢地釋放。在本裝置使用時,風扇啟動、預合閘、合閘過程全部自動完成,不需要逐步操作(按動控制箱的“啟動”按鈕即可)。
整個裝置保護回路是由“快速過流保護”部分控制“橋式放大電路”的直流工作電源,當發(fā)生故障時快速切斷工作電源,保護后級回路。
“橋式功放電路”的輸出端(A、B、C、N)同中間升壓變壓器的低壓端一一對應相連,中間升壓變壓器的高壓端同試驗回路相連。在試驗回路與中間升壓變壓器中不會造成開路狀況,且始終存在一個能量釋放通道。因此,無論變頻電源內(nèi)部故障或外部電源突然停電,被試變壓器或諧振回路并沒有切斷,與傳統(tǒng)試驗完全不同,所以本裝置不會產(chǎn)生過電壓。


保護部分
本裝置中有多種保護回路,確保變頻電源裝置在使用過程中試驗人員和設備的安全。
●高壓放電擊穿保護,當被試品發(fā)生放電擊穿時。裝置快速切斷輸出電壓,同時斷開電源。高壓回路的負荷通過中間升壓變壓器來釋放,不會產(chǎn)生過電壓而影響其他設備。在控制箱的屏幕上顯示“高壓放電”。
●高壓過壓保護,本裝置可以整定試驗電壓,防止外部原因引起的試驗電壓升高。當試驗電壓超過設定的數(shù)值,變頻電源裝置就自動切斷回路,并且在屏幕上提示“超過過電壓整定值”。
●過電流保護,當進行試驗時,發(fā)生出口短路。變頻柜中快速地切斷電源,并且在屏幕上提示“輸出電流故障”,該過程在2微秒內(nèi)完成。部分變頻電源裝置的保護回路在啟動的時候可能存在誤動作,此時需要重新啟動電源即可。
●設備內(nèi)部保護,當設備內(nèi)部器件發(fā)生損壞時,在直流回路上的可控硅快速關斷,切斷直流電源,然后切斷交流電源,防止故障進一步擴展,并且屏幕上提示“橋臂1 2..故障”,整個過程在15微秒內(nèi)完成。
●通訊故障,當發(fā)生通訊光纖沒有聯(lián)通或者對方?jīng)]有供電或者插錯,屏幕上有相應的提示,在發(fā)生通訊故障時變頻電源主回路電源始終在斷開狀態(tài),變頻電源的輸出端無電壓輸出。
●缺相保護,當三相電源缺少中間B相時,在啟動后屏幕上提示“B相缺相”。當缺少A、C相時,就無法啟動,屏幕上提示“通訊故障”。
●速斷保護,當發(fā)生交流短路或者控制回路短路時。主電源開關是具有速斷功能的空氣開關,能夠切斷故障??刂苹芈泛惋L機電源回路有專用的開關來控制。
●開機零位保護,變頻電源在啟動過程中直到完成啟動,輸出端一直保持電壓為零。
●變頻電源裝置輸出過壓限制,設定最高輸出電壓為400V,禁止再升高電壓。
●串連諧振試驗中,當接有高壓測量終端;在接近試驗電壓(試驗電壓的90%)時,禁止調(diào)節(jié)頻率,防止調(diào)節(jié)頻率時產(chǎn)生過高電壓損壞被試品。
●防止誤操作保護,在串聯(lián)諧振試驗自動升壓過程中按下控制箱的任何按鈕,試驗電壓將停止升高,只有在再按一次電壓上升按鈕才又開始升壓。


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