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사전: 이 기사는 우한 구오디안 조롱싱 전기 전력 장비 회사 (Wuhan Guodian Zhongxing Electric Power Equipment Co., Ltd.) 에서 얻은 정보와 수천 개의 사용자 댓글에서 확인 된 반복되는 실용적인 문제를 수집합니다.이 책에서는 다음 순서로 이러한 주제를 체계적으로 설명합니다.: 원칙 → 장치 → 배선 → 응용 프로그램 → 실용 FAQs → 최선 사례. 여기에 제시 된 모든 공식과 전형적인 매개 변수는 수치적 대입 및 재 계산을 허용합니다.독자들은 실제 물리적 장비와 연결하여 각 점을 확인하도록 권장됩니다..
전력 케이블, 트랜스포머, GIS (가스 단열 스위치장치), 스위치장치 캐비닛, 모터 및 발전기또는 예방 유지보수 테스트는 그들의 단열을 지정 작동 전압보다 훨씬 높은 전압에 노출시키는 것이 필수적입니다.이것은 고도의 "스트레스 테스트"로 사용되어 방열기가 적용 된 전기 스트레스에 견딜 수 있는지 확인합니다. 이러한 유형의 평가는 AC 저항 전압 테스트로 알려져 있습니다.
하지만, 한 가지 도전이 있습니다.
따라서, 엔지니어들은 기발한 해결책을 고안했습니다. 전압을 높이기 위해 LC 시리즈 공명을 이용했습니다.이 방법은 상대적으로 컴팩트한 변주 주파수 전원 소스를 사용하여 원자로와 테스트 중인 장치 (DUT) 를 포함하는 일련 공명 회로를 설정합니다., 그 자체의 특성으로, 콘덴시터 역할을 합니다. 공명 동안, 전압은 몇 십의 요인으로 "강화"됩니다. 이 방법으로,단지 몇 백 킬로그램의 무게를 가진 시험 장치는 몇 백 킬로 볼트까지의 시험 전압을 생성할 수 있습니다., 전원 원자 자체는 회로 내의 활성 전력 손실과 관련된 상대적으로 작은 전류만을 공급해야합니다.
이것은 변주 주파수 시리즈 공명 (VFSR) 테스트 시스템의 근본적인 논리를 구성합니다.
일반적이고 간단한 일련 공명 회로는 산업에서 광범위하게 발견되는 세 가지 구성 요소로 구성됩니다.
| 구성 요소 | 기호 | 이 요소들은 테스트 설정에서 무엇과 일치합니까? |
| 레지스터 R | 손실 | 원자로 구리 손실 + 배선 저항 + 표본의 다이 일렉트릭 손실 |
| 인덕터 L | 자기 저장장치 | 원자로 |
| 콘덴시터 C | 전기 저장장치 | 표본 (케이블, 트랜스포머, GIS) |
그들은 시리즈로 연결되어 있으며 변주 주파수 전원 공급 장치 (~ U) 로 전원을 공급합니다. 참고: 테스트 중인 샘플은 그 자체로 콘덴시터 (C) 입니다.이것은 중요한 점이며 동료들이 자주 제기하는 질문에 답합니다.: "여기 케이블이 콘덴시터 역할을 하는가?" 대답은: 네. 케이블의 두 개의 전도층 (핵전도자와 금속 보호막) 이 XLPE 단열로 분리되어 있기 때문에,그 물리적 구조는, 사실, 실린더 콘덴시터입니다.
인덕터가 교류에 나타내는 저항은 "인덕티브 반응량" (XL) 이라고 불립니다: XL = 2πfL.콘덴시터가 교류에 나타내는 저항은 "용량 반응량" (Capacitive reactance, XC) 이라고 불린다.: XC = 1/(2πfC)
주파수가f인덕티브 반응량이 용량 반응량과 같도록 특정 값으로 조정됩니다.
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이건f0울림 주파수를 나타냅니다. 변주 주파수 전원 공급 장치의 핵심 임무는이 특정 주파수를 찾기 위해 주파수를 지속적으로 청소하는 것입니다.f0.
음향이 발생하는 정확한 순간에, 인덕터 (UL그리고 콘덴시터 (UC) 는 크기가 같지만 방향은 정확히 반대 (화면차가 180°) 이다.회로 루프 안에 남아있는 유일한 전압은 저항을 통해 미세한 전압 하락입니다R따라서 전력 공급은 이러한 손실을 보완 할 필요가 있으며, 사실상 반응 전력이 필요하지 않습니다.
이것은 "외부 전압은 0V"라고 제안하는 의견의 원인을 설명합니다.총액인덕터 전압과 콘덴서 전압의 외부에서 0V로 효과적으로 취소; 전압테스트 중인 장치 전체에서(DUT) 는 확실히 0V가 아닙니다.C) 는 매우 높은 전압에 노출됩니다.
이것은 업계에서 자주 제기되는 공통적이고 종종 혼란스러운 질문입니다. 의견 섹션에서 동료들이 자주 제기합니다."나는 단지 5kV 시리즈 원자로 설정이 어떻게 100kV 이상으로 전압을 증가 관리하는 방법을 알아낼 수 없습니다").
그 답은품질 요인(Q):
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공명 상태에서 표본 전체의 전압 (UC) 과 전원 공급 전압 (U) 사이의 관계는 다음과 같습니다.
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다른 말로, 전원 소스가 출력하는 전압이 무엇이든, 시험 표본 전체의 전압은 Q의 인수로 증폭됩니다.
이것은 라디오를 조정하는 것과 같은 원리에 따라 작동합니다. 라디오는 특정 역의 주파수에서 LC 회로를 rezonant으로 만들어서 작동합니다.따라서 그 주파수 신호를 "강화"하는 것은 근본적인 메커니즘이 본질적으로 동일합니다..
많은 베테랑 엔지니어는 전력 주파수 저항 전압 테스트를 수행 할 때 (50 Hz에서) 인덕턴스를 조정합니다. 일반적으로 탭을 전환하거나 철 코어를 이동하거나 공기 간격을 변경하여.이 과정 은 번거로웠고 노동 을 많이 필요로 했으며.
변주 주파수 rezonance는 반대 접근 방식을 취합니다: induktance와 용량은 고정되어 있습니다 (시험 샘플 자체가 고정되어 있기 때문에),그리고 전원 공급의 주파수는 공명점과 일치하도록 조정됩니다일반적으로 변주 주파수 소스의 출력 범위는 30 ~ 300 Hz입니다. 주파수 조정의 유연성이 클수록용량 값이 다른 시험 표본에 대한 시스템의 적응력이 높을수록이것은 제어 콘솔 인터페이스가 일반적으로 "입력: 0 ∼ 400 V, 30 ∼ 300 Hz"와 같은 사양을 표시하는 이유를 설명합니다.
완전한 변주 주파수 시리즈 공명 테스트 시스템은 일반적으로 다섯 부분으로 구성됩니다.
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3.2 270 kV / 108 kVA 구성 설명
전형적인 270 kV / 108 kVA 변주 주파수 시리즈 공명 테스트 시스템을 예로 들자면 (패라미터는 재 계산이 가능합니다):
주요 매개 변수 표
| 항목 | 매개 변수 |
| 가등식 출력 전압 | 전체 시리즈: 270kV |
| 가등식 출력 전류 | 전체 시리즈: 0.4A |
| 전체 용량 | 108kVA |
| 원자로 섹션 수 | 4 단계 |
| 단일 원자로 섹션 | 67.5 kV / 27 kVA / 0.4 A |
| 단면적 인덕턴스 | 약 537 H (50 Hz로 추정) |
| 흥분 트랜스포머 | 다채로운 고전압 측면 (예를 들어, 1.5 kV / 3 kV / 6 kV) |
| 흥분 트랜스포머 용량 | ≥ 30kVA |
| 변주 주파수 전원 공급 입력 | 380V, 3단계 |
| 변주 주파수 전원 공급 출력 | 0~400V, 30~300Hz |
| 전압 분배 비율 | 일반적으로 1000:1 또는 2000:1 |
| 전체 품질 요인 (Q) | ≥ 40 |
| 1차 시험 대상 | 110kV 전력 케이블, 110kV 트랜스포머, 110kV GIS, 35~110kV 장비에 대한 전면 저항 전압 테스트 |
재계산 예제: 4개 구간 * 67.5kV = 270kV ✓; 4개 구간 * 0.4A =? 誤! 4개의 구간이 연속으로 연결되면 전류는 0.4A로 일정하게 유지됩니다. 따라서,전체 전력 = 270kV * 0.4 A = 108 kVA ✓
많은 사람 들 은 이렇게 묻습니다. "왜 단지 270kV 원자로 단 한 부분 을 제조 하지 않는가? 그것 은 훨씬 더 간단 하지 않겠습니까?"
세 가지 주요 이유:
이것은 산업 동료들 사이에서 공통적이고 자주 논의되는 주제입니다. 10건 중 9건의 경우, "공명 지점을 찾아내지 못하는 것은"이 특정 단계에서 실수로 인한 것입니다.
일련 연결은 전압을 증가시킵니다. 평행 연결은 전류 (그리고 용량을) 증가시킵니다. 테스트 샘플이 높은 용량을 가지고 있다면 평행 구성을 사용하십시오.테스트 샘플에 높은 저항 전압이 필요하다면, 일련의 구성을 사용 합니다.
핵심 요점: 전체 용량 은 변함 없이 유지 됩니다. 전압 은 단지 반으로 감소 하고 전류 는 두 배 로 증가 합니다."어떻게 2 시리즈에 대한 전압과 전류를 계산, 2평행 구성?"의 답은 단순히 위에서 보여준 바와 같이 간단한 벡터 덧셈과 깎셈을 수행하는 것입니다.
L1
L2
흥분 트랜스포머 ───▶ ──??
L3
L4
4개의 원자로 섹션 모두 병렬로 연결됩니다.
| 배선 구성 | 출력 전압 | 출력 전류 | 전체 용량 | 권장 응용 프로그램 (케이블 가로 절단/길이의 예) |
| 4 시리즈 | 270kV | 0.4 A | 108kVA | 110kV GIS, 트랜스포머, 기기 트랜스포머; 35~110kV 단선 |
| 3 시리즈, 1 평행 (회회회) | 202.5kV | 0.53A | 108kVA | 66~110kV 중장선 |
| 2 시리즈, 2 병행 | 135kV | 0.8 A | 108kVA | 35 kV 케이블 (300 mm2 / 약 1.5 km) |
| 1 시리즈, 4 평행 (회회회) | 67.5kV | 1.6 A | 108kVA | 10kV 케이블 (300 mm2 / 3 ∼ 4 km), 대형 모터 |
상기하는 것이 중요합니다: 연결 구성이 어떻게 변경되었든 상관없이 전체 용량은 108 kVA에서 일정합니다. 전압과 전류는 단순히 "고압,낮은 전류 상태와 낮은 전압 상태이 개념이 완전히 이해되면 배선 과정은 더 이상 신비롭지 않게 보일 것입니다.
이것은 현장 동료들이 자주 접하는 질문입니다. 다음은 실용적이고 엔지니어링 지향적인 추정 절차입니다.
10kV 3핵 횡단 연결 케이블의 전형적 용량에 대한 기준 값 (단계-지구별):
| 가로 절단 (mm2) | 용량 (μF/km) |
|---|---|
| 70 | 0.18 |
| 120 | 0.22 |
| 240 | 0.30 |
| 300 | 0.32 |
| 400 | 0.36 |
예제: 길이 2km의 10kV / 300mm2 케이블에 대해 C ≈ 0.32 * 2 = 0.64 μF.
10 kV 케이블 저항 전압 = 17.4 kV (이것의 이유가 곧 설명 될 것입니다); 주파수는 50 Hz에서 계산됩니다 (실제적 공명 주파수는 약간 벗어날 것입니다):
IC = U * 2πf * C = 17,400 * 2π * 50 * 0.64 * 10−6 ≈ 3.5 A
3.5A의 전류 요구 사항에 대해 270 kV/108 kVA 단위를 사용하여:
• 완전 평행 출력에서는 1.6A ̊가 부족합니다.
즉, 이 유형의 긴 케이블에 있어서 270 kV/108 kVA 단위만으로는 충분하지 않습니다. 더 큰 용량 (예: 270 kV/216 kVA) 의 단위가 필요합니다.또는 "저전압"이 장착된 단위로 전환해야 합니다., 고전류" 설계 (예를 들어 108 kV/270 kVA 모델).
단일 인덕터 섹션이 537 H의 인덕턴스를 가지고 있다고 가정하면, 평행으로 연결된 네 개의 섹션은 L = 537/4 ≈ 134 H의 총 인덕턴스를 얻습니다.
f0 = 1 / (2π√LC) = 1 / (2π√(134 * 0.64 * 10−6)) ≈ 17 Hz.
17 Hz에서 주파수는 변주 주파수 전원용의 30 Hz의 전형적인 산업 표준 하위 한계 아래로 떨어집니다. 따라서,공명점은 찾을 수 없습니다. 이것은 바로 댓글 섹션에서 반복적으로 제기 된 문제입니다..
결론: 원자로 선택은 일련 또는 병렬 구성에 관한 임의의 추측의 문제가 아닙니다. 체계적인 접근이 필요합니다. 첫째, 용량을 추정합니다. 둘째,전류를 계산그리고 세 번째로, 공명 주파수를 확인합니다. 세 단계 모두 성공적으로 통과되었을 때만 선택된 배선 구성이 올바르게 간주 될 수 있습니다.
변주 주파수 시리즈 공명 저항 전압 테스트는 용량 부하로 모델링 될 수있는 모든 전력 장비에 적용됩니다.
적용되지 않는 물체: 순수 저항 또는 인덕티브 로드, 그리고 매우 낮은 용량 (가장 상응과 상당한 공명점 이동에 유연한) 의 물체.
일부 사용자들은 종종 이 질문을 던집니다. 규칙은 다음과 같습니다.
국가 표준 GB 50150 및 케이블 유형 명칭에 따르면:
10kV 케이블 유형은 일반적으로 8.7/10 kV 또는 8.7/15 kV로 지정됩니다. 슬래시의 왼쪽에 있는 값은 U0으로 표시되며, 이는 가등급 단계-지구 전압을 나타냅니다.오른쪽에 있는 값은 라인-투-라인 등급 전압을 나타냅니다.
새로운 설비/운영에 대한 전압 테스트를 견딜 수 있다: 시험 전압 = 2U0 = 2 * 8.7 = 17.4 kV, 60분 동안 유지된다 (참고: 이것은 1분이 아니라 1시간이다).
예방적 견디기 전압 테스트: 시험 전압 = 1.6U0 = 1.6 * 8.7 = 13.92 kV; 유지 기간은 특정 운영 규정에 의해 결정됩니다.
|
케이블 시스템 전압 |
|
시험 전압 ( |
론딩 시간 |
|
10kV (8.7/10) |
8.7kV |
17.4kV |
60분 |
|
35kV (21/35) |
21kV |
42kV |
60분 |
|
66kV (38/66) |
38kV |
76kV |
60분 |
|
110kV (64/110) |
64kV |
128kV |
60분 |
|
220kV (127/220) |
127kV |
216kV (1.7 |
60분 |
업계 포럼에서 논쟁의 여지가 있는 것은 "현장 테스트는 항상 1분밖에 걸리지 않는다.전 60분 동안 실제로 공연하는 사람을 본 적이 없습니다"규정에 따라 60분 (특히 10kV 시동 테스트) 가 필요하지만, 많은 현장 팀들은 제한된 기간을 충족해야 한다는 압박을 받고 있습니다.단 5분 또는 그보다 짧은 시간으로 테스트를 제한하여 코너를 절단합니다.이것은 명백한 프로토콜 위반입니다. 특히 새로 설치된 케이블의 경우,적절한 절차를 건너뛰는 것으로 절약된 시간은 필연적으로 미래의 장비 고장 형태로 나중에 갚아야합니다..
| 시험 유형 | 표준 | 유지 시간 |
| 10kV 케이블 시공 | GB 50150-2016 | 60분 |
| 35kV 케이블 시공 | GB 50150-2016 | 60분 |
| 110kV 케이블 시공 | GB 50150-2016 | 60분 |
| 트랜스포머 가동 (공장 가치의 80%) | GB 50150-2016 | 60초 |
| GIS 현장 견디기 전압 테스트 | GB 50150-2016 | 60초 |
| 모터 와일딩 시공 | GB 50150-2016 | 60초 |
현장에서의 1분 시험과 엄격한 60분 표준화된 시험의 근본적인 차이점은 다음과 같습니다.1분 테스트는 극심한 단열 결함을 검사할 수 있습니다.60 분 시험은 잠재적인 부분 배charge 사이트, 물 나무 및 반도체 차단 층 내의 결함을 "강압"하는 데 필요합니다.기술적 무결성 에 진정으로 헌신 하는 엔지니어 들 은 이 차이점 을 잘 알고 있다.
별도의 디바이더를 연결하는 것을 " 건너뛰는"일 수있는 유일한 예외는 테스트 장치 자체가 내장 된 고전압 측 측정 윙을 갖추고있는 경우입니다.통합 테스트 장치)그러나, 기능적으로 말하면, 이것은 여전히 전압 분할기와 같은 목적을 수행합니다.
이 원칙을 기억하세요. "중립선은 선택적일 수 있지만 지구선은 절대적으로 필수적입니다".
이런 시도는 하지 마세요.
일련의 공명성은 단순히 순환 교환을 촉진합니다반응력인덕터와 콘덴서 사이에; 그것은 실제를 생성하지 않습니다액티브 파워소위 "전압 증폭"은 전압 파동 형태의 진폭을 구체적으로 의미합니다.전원 소스에서 추출되는 실제 활성 전력은 항상 공명 회로 내의 전력 손실에 같습니다.사이비 과학적인 주장을 믿지 마세요.
이 세 개의 저항 중 첫 번째 두 개 (보호 및 전류 제한) 는 일련의 공명 테스트 설정에서 표준 구성 요소로 간주됩니다.
270kV/108kVA 시스템 (45~60kVA 용량) 내의 흥분 트랜스포머의 무게는 대략 150~200kg이며, 핸들링을 위해 포크리프트 또는 무거운 용량 돌리를 사용해야합니다.
결론:변주 주파수 공명 테스트는 "대용량 부하"를 위해 특별히 설계되었습니다." 공명 검사를 사용 여부를 결정하는 중요한 요소는 모터의 물리적 크기 및 관련 케이블의 길이가 있습니다".아니단순히 시험 전압의 크기를 나타냅니다.
이것은 전선 다이어그램에 빨간색으로 특별히 강조된 중요한 점이며 가장 심각하게 다루어야합니다.
이유: 원자로는 큰 코일처럼 작용합니다. 그 아래에 있는 모든 금속 (철강 강화 바 또는 금속 격자 바닥과 같이) 은 유도 된 에드리 전류를 생성합니다.효율적으로 "단회 제2회전"으로 작용합니다.그 결과:
올바른 절차: 단열 플랫폼 (목재 블록 또는 에포크시 樹脂 보드와 결합 된 단열로 구성된) 을 사용하여 원자로를 지상으로부터 최소 200mm 높이에 올려 놓습니다.원자로 바로 아래에 1m 반경 내에 금속 물체가 없다는 것을 확인합니다..
특별한 기억: 광둥의 한 고객이 한 번 언급했습니다. "나는 고객을 훈련시키는 데 반일을 보냈습니다.테스트 중에 즉각적인 전압 변동을 보여주려고 노력했고 결국 오실로스코프를 태워버렸습니다."대 용량 시험 표본은 수백 개의 주울을 차지하는 잔류 전하를 보유 할 수 있습니다. 오실로스코프 탐사선으로 직접 만지면 탐사선이 필연적으로 파괴됩니다.너반드시측정 전에 배출 막대기를 사용하여 샘플을 배charge합니다.
일부 기술자 들 은 결과 를 얻기 위해 서둘러서, 반향점 을 성공적으로 식별 하기 전 까지도 흥분 전압 을 계속 증가 시키고 있다. 이것은 극히 위험 하다.
올바른 절차: 낮은 전압의 주파수 스웨어를 수행하여 공명 지점을 찾습니다 → 주파수를 잠금합니다 → 다음으로 필요한 시험 수준으로 전압을 높입니다.우한 구오디안 조롱싱 등 제조업체들의 장비에서 발견되는 "자동 공명점 검색" 기능은 이 목적을 위해 특별히 설계되었습니다, 제어 콘솔은 자동으로 주파수 스웨어를 수행 하 고 공명 지점을 찾을 것입니다, 다음 램프로 진행 하 고 테스트 전압을 유지 합니다.오퍼레이터는 전압을 단계적으로 수동으로 증가시켜 전류 변동 곡선을 면밀히 모니터링해야 합니다..
이 교육적 인 기사 를 작성 하는 원동력 은 댓글 섹션 에서 반복 되는 여러 가지 질문 을 관찰 한 것 에서 비롯 되었습니다.
이러한 질문의 근본에는 업계에서 널리 퍼져있는 현상이 있습니다. 많은 의사들은 버튼을 누르는 방법을만 알고 있습니다. 그 뒤에 작동하는 물리학과 원리를 이해하지 못합니다.장비가 고장 났을 때그들은 몰라요왜?시험이 끝나면 이해가 안되죠.왜?그 결과는 합격 또는 실패였습니다. 그리고 표준이 60분 테스트 기간을 요구할 때, 그들은 현장에서 5분만 수행합니다.35kV 이하의 시스템에서 혼란을 겪을 수 있는 이 "충분하게 좋은" 태도는 110kV 또는 220kV에서 작동하는 중요한 전력망에서 중요한 부담이 됩니다.이러한 고전압 환경에서는 지름길로 "축축"된 시간이 필연적으로 나중에 보상되어야합니다. 종종 재앙적인 케이블 폭발 또는 광범위한 전력 중단의 비용으로.
따라서, 이 교육 시리즈를 통해, 우리는 두 가지 핵심 메시지를 전달하기를 희망합니다:
전력 시스템 테스트 분야는 "미안보다 안전하다"라는 원칙이 지배하는 분야입니다. 우리의 목표는 단순히 "시험에 합격하는 것"일 뿐 아니라 "잠재적 숨겨진 위험을 발견하는 것"입니다.
당신 손 에 들어 있는 270kV / 108kVA 변주 주파수 일련 공명 시험 시스템 은 단순히 인덕터, 콘덴시터, 구리, 철 을 합친 것 이 아닙니다.장비가 운용되기 전에 최종 품질 점검점으로 작용하며, 실제로, 전력망의 무결성과 신뢰성을 보호하는 궁극적인 보호자 역할을 합니다.
이 기사 를 통해 다음 번 방문 할 때 "시작" 버튼 을 누르기 전 에 잠시 멈추고 30 초 이상 생각 하도록 격려 받을 수 있기를 바랍니다.
참조 표준: GB 50150-2016전기 설비 공학에서 전기 장비의 양도 테스트 표준현장 시험 관행 및 제조업체의 기술 문서에서 작성되었습니다.