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電力技術

品質高的電纜交流耐壓試驗儀

時間：2023-12-17

中試控股技術研究院魯工為您講解：品質高的電纜交流耐壓試驗儀

參考型號：ZSBP-132kVA/44kV電纜交流耐壓試驗裝置

執行標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

作用：對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗，電源：采用220V及380V兩種，操作模式：全自動、半自動、手動

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ZSBP-132kVA/44kV電纜交流耐壓試驗裝置可以做什么?

ZSBP-132kVA/44kV電纜交流耐壓試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗，主要針對10KV及以內的電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗。
ZSBP-132kVA/44kV電纜交流耐壓試驗裝置組成部分：變頻電源主機、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器、補償電容器、測試附件組成。

1·執行標準：《電力設備專用測試儀高壓諧振試驗裝置》，DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018；
2·作用：對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗；
3·可以完成交流被測試品：電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、隔離開關、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統等各種被試品的預防交流試驗和交接交流耐壓試驗；
4·電源：采用220V及380V兩種；
5·操作模式：全自動、半自動、手動；
6·元器件（純進口）：功率器件：德國英飛凌，模塊：日本富士IGBT，芯片：英特爾等。

特點
1·ZSBP-132kVA/44kV電纜交流耐壓試驗裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要整定，試品閃絡時閃絡保護動作并能記下閃絡電壓值，以供試驗分析；
2·裝置具有多種工作模式，方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度；
3·工作模式為：全自動模式、半自動模式、手動模式；
4·存儲，存入的數據編號是數字，方便的幫助用戶識別和查找；
5·裝置自動掃頻時頻率起點可以在規定范圍內任意設定，同時液晶大屏幕顯示測頻和試驗頻率一致，方便使用者直觀了解是否找到諧振點；
6·采用了ARM平臺技術，可以方便的根據用戶需要增減功能和升級，也使得人機交換界面更為人性化；
7·技術特點歸納：先進的數字、功率技術；功率器件全部采用的德國英飛凌，日本富士的IGBT智能模塊，芯片全部采用英特爾的原裝器件等；
8·波形為脈寬電壓調節的方波；
9·內部由ARM控制，操作功能得到優化,操作簡單；
10·自動掃頻，尋找諧振點.頻率范圍30-300Hz,可設置掃頻范圍，掃頻耗時40秒鐘(全頻掃)，頻率分辨率0.01Hz；
11·自動試驗，用戶可設置試驗程序，試驗程序分為5段，系統自動按設置的程序完成試驗過程；
12·耐壓時自動跟蹤電壓，電壓正常波動時自動調整電壓到目標電壓，異常波動時提示用戶電壓異常波動，由用戶根據試驗情況進行操作；
13·實時顯示試驗狀態，用戶可根據試驗狀態進行相應操作；
14·強大的保護功能：過流保護，過壓保護和閃絡保護，過熱保護，高壓異常保護，軟/硬件同時保護，確保安全；
15·試驗數據保存，可即時打印試驗數據，也可將數據保存以備下次打??；
16·數據查詢功能,根據試驗日期查詢以往的試驗數據。
參數
ZSBP-132kVA/44kV電纜交流耐壓試驗裝置采用了調節電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。
采用了專用的SPWM數字式波形發生芯片，頻率分辨率16位，在20~300Hz時頻率細度可達0.1Hz；采用了正交非同步固定式載波調制方式，確保在整個頻率區間內輸出波形良好；功率部分采用了先進的IPM模塊，在小重量下確保儀器穩定和安全。
1·輸入電壓：220V±10%·頻率：45/65Hz
2·輸出電壓：0～1000kV
3·額定試驗容量0～5000kVA
4·輸出波形：正弦波
5·頻率調節范圍：30-300Hz
6·頻率分辨率：0.01Hz
7·頻率穩定度：0.1%
8·頻率步進值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
9·電壓分辨率：0.1kV
10·電壓測量精度：1.5%
11·電壓步進值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
12·運行連續工作時間：60分鐘

如何選擇合適的10KV串聯諧振交流耐壓裝置？
為了選對規格，請提供以下技術參數
1·電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質（中性點耐壓或全絕緣耐壓）單相對地電容量；
2·電力電纜：電壓等級，大長度，截面積；
3·發電機、電動機：電壓等級（出口電壓或稱工作電壓），試驗電壓（耐壓值）單相對地電容量范圍（如0.2-0.55uF等）；
4·開關、絕緣子、PT、CT、絕緣工器具、母線：電壓等級（或稱工作電壓）；試驗電壓（耐壓值）；
5·CVT效驗：電壓等級或稱工作電壓，試驗電壓（耐壓值）電容量范圍（如0.005-0.02uF）。

ZSBP-132kVA/44kV電纜交流耐壓試驗裝置：就是做耐壓試驗的設備，它是為了滿足大容量的被試品要求，而研發的設備。它是一套組合設備，為了耐壓試驗能順利準確地進行，針對不同被試品，串聯諧振裝置的組件是不同的。所以，請務必準確選型，技術部為您量身制定選型方案。

串聯諧振的相關知識
一、定義
在電阻、電感及電容所組成的串聯電路內，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC＝XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現純電阻性，這種現象叫串聯諧振。當電路發生串聯諧振時，電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。
二、危害性
發生諧振時，由于感抗和容抗相等，所以電感和電容兩端的電壓有效值相等，即：UL=UC。又由于其相位相反，因此這兩個電壓是相互抵消的。在電容或電感的電壓有效值為：UL=UC＝XLI0=ω0LIO=ω0LU/R。式中ω0L/R稱為諧振電路的品質因數，它代表電壓比。即UC/U或UL/U。
品質因數是衡量諧振電路特性的一個重要參數。如電路中電抗越大，電阻越小，則品質因數越高。因此電容或電感上的電壓值將比外加電壓大的多。一般電感、電容諧振電路的品質因數可達幾十甚至幾百。所以串聯諧振又叫電壓諧振。在電力系統中，串聯諧振將會產生高出電網額定電壓數倍的過電壓，對電力設備的安全造成很大危害。
在R-L-C串聯電路中，出現線路端電壓和電流同相位的現象叫串聯諧振。

串聯諧振耐壓試驗裝置的電抗器的配置算法
成套串聯諧振耐壓試驗裝置。對1km規格26/35kV 120 mm2的電纜進行耐壓試驗。該裝置由變頻電源、勵磁變、高壓電抗器、電容分壓器(電容量1000pF)、高壓補償電容器等組成。
根據試驗標準確定試驗電壓，并根據試驗電壓考慮串聯諧振耐壓試驗裝置電抗器的組配：
由CB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準可知26/35kV交聯電纜交接時交流耐壓試驗電壓為2U0=2 x 26=52kV，由于XZKY-30/1.9/65電抗器額定電壓為30kV,單臺不能滿足52kV的試驗電壓要求,就需要此型號兩臺電抗器串聯使用則有:2 x 30k V=60kV>52kV,則所選電抗器滿足試驗電壓的要求。
變頻串聯諧振的升壓方法
變頻串聯諧振升壓方法有工頻諧振升壓法和變頻諧振升壓法，工頻諧振升壓法主要用于發電機、變壓器和電容式電壓互感器的試驗，變頻諧振升壓法主要用于交聯電纜的試驗。能滿足電纜因長度不同，電容量在較大范圍內變化的要求。
工頻諧振升壓系統是在工頻條件下（現場試驗為50Hz）使得電感和被試品電容諧振，產生工頻高壓。
工頻諧振升壓系統一般采用調節電感感抗的方式在激勵源的作用下使得電抗器和被試品電容諧振，通常稱為調感式；也可以采用在被試品兩端并聯電容器的方式改變被試系統的電容量使得在激勵源的作用下與電抗器諧振，通常稱為調容式；還可以同時改變電抗器的感抗和被試系統的電容量使得系統達到諧振狀態，通常稱為調感調容式。
調感式通常采用調節鐵心電抗器的氣隙的方式，可以連續平滑的調節感抗值，操作比較方便。電容則不能連續的調節，所以現場操作一般使用調感法或調感調容法。
電力系統中，有的類型的試品的的電容量是幾個固定的量，比如CVT，它只有幾個固定的電容值。有的試品是根據試品的容量和電壓等級及其他特征而變化的，比如發電機，變壓器，電纜等。因此，工頻諧振大多分為兩類，一類為電抗器電抗值需要連續可調節的，另一種只需要電抗值在幾個固定值之間選擇的。第一類主要適合發電機和變壓器，第二類主要適合CVT。
電纜進行串聯諧振直流耐壓試驗前先對其驗電并對地充分放電，將電纜兩端所連接設備斷開，試驗時不附帶其他設備;將兩端電纜頭絕緣表面擦干凈，以減少表面泄露電流所引起的誤差，必要時應在電纜頭相間加絕緣擋板。

試驗場地應做好安全措施如安圍欄、警告牌等，檢查接地線、放電棒是否接好。加壓時，應分段逐漸緩慢升電壓以防充電電流過大，并分別在0.25-1.0倍試驗電壓下停留1分鐘后讀取泄漏電流值;最后在試驗電壓下按規定的時間進行耐壓試驗，并在耐壓試驗終了前，再讀取耐壓后的泄漏電流值。

根據電纜類型不同，微安表有不同的接線方式，一般都采取微安表接在高壓側，高壓引線及微安表加屏蔽。對于帶有銅絲網屏蔽層且對地絕緣的電力電纜，也可將微安表串接在被試電纜的地線回路，在微安表兩端并聯一放電開關，測量時將開關拉開，測量后放電前將開關合上，避免放電電流沖擊損壞微安表。

應在高壓側直接測量試驗電壓。因為采用半波整流或倍壓整流時，如采取在低壓側測量電壓換算至高壓側電壓的方法，由于電壓波形和變比誤差以及雜散電流的影響，可能會使高壓試驗電壓幅值產生較大的誤差，故應在高壓側直接測量試驗電壓。

每次串聯諧振試驗完畢，應先降壓，切斷電源。然后對被試電纜用每千伏約80千歐的限流電阻對地放電數次，然后再直接對地放電，放電時間應不少于5分鐘以保證充分放電。
串聯諧振的頻率計算方法
串聯諧振是指被串聯電路部分的電壓和電流達到同相,即電路中電感的感抗和電容的容抗相等,從而使被研究的電路表現出純電阻特性。給定端電壓,最大電流將出現在所研究的電路中,電路中消耗的有功功率也是最大的。

1、諧振的定義:電路中L、C的兩個分量的能量相等。當電路中的一個電抗元件釋放能量時,另一個電抗元件必須吸收相同的能量,也就是說,在兩個電抗元件之間將產生能量脈動。

2、電路必須有電感L和電容C才能產生諧振。

3、對應于共振的頻率是共振頻率,或共振頻率,用F r示

4、串聯諧振電路的條件:當q=qi2xl=i2xc時當XL=XC時,這是R-L-C串聯電路諧振的條件。

串聯諧振（變頻串聯諧振）是耐壓試驗中的一種，它主要針對 10kV-220kV、變電站及線路等所有電氣主設備的交流耐壓試驗。

同樣是耐壓試驗設備的高壓發生器，它們兩者有什么區別嗎？

串聯諧振試驗裝置運用串聯諧振原理, 通過調節變頻控制器的輸出頻率,使得回路中的電抗器電感L和試品電容C發生串聯諧振,諧振電壓即為試品上所加電壓。

而直流高壓發生器和超低頻高壓發生器與串聯諧振不同的是超低頻高壓發生器只能應用于10kV和35kV的電纜，串聯諧振耐壓裝置可使用10-220kV等規格,主變,發電機, CVT,開關等。直流高壓發生器施加的“直流耐壓”;串聯諧振施加的“交流耐壓’。

串聯諧振耐壓的優勢和原理

串聯諧振裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工、鐵路等行業大容量,高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。
串聯諧振裝置進行耐壓試驗時調頻方式采用固定電感電抗器,測試電路通過調節勵磁電源的頻率達到諧振狀態。串聯諧振裝置具有體積小、重輕、品質因數高、使用方便的特點，在現場測試中逐漸取代。
串聯諧振是一種諧振電流濾波電路，它可以改善電源電壓波形的畸變,獲得良好的正弦電壓波形,有效地防止諧波尖峰對受試者的有害影響。
在串聯諧振狀態下，當被測產品絕緣薄弱時,電路立即斷開,測試產品的電壓迅速下降到測試電壓的十分之一 , 流過穿點的電流也迅速下降,大大降低了被測設備損壞的風險, 避免了通過測試變壓器進行電壓測試時擊穿后電流急劇增加, 對測試產品造成嚴重損壞。
勵磁變壓器的容量和電壓僅為試驗電壓和容量的1/q。試驗設備體積小,重輕,非常有利于現場試驗。

電纜串聯諧振試驗裝置主要由變頻控制電源、勵磁變壓器、電抗器、電容分壓器組成。它在電纜耐壓中起到過電壓保護、過電流保護、放電保護、擊穿跳閘保護、過熱保護等作用。
電纜串聯諧振試驗裝置主要用途在以下幾個方面：
6kV-500kV高壓交聯電纜的交流耐壓試驗；
6kV-500kV變壓器的工頻耐壓試驗；
GIS和SF6開關的交流耐壓試驗；
發電機的交流耐壓試驗
其它電力高壓設備如母線，套管，互感器的交流耐壓試驗。

串聯諧振與高壓發生器的不同之處
串聯諧振（變頻串聯諧振）是耐壓試驗中的一種，它主要針對 10kV-220kV、變電站及線路等所有電氣主設備的交流耐壓試驗。
同樣是耐壓試驗設備的高壓發生器，它們兩者有什么區別嗎？
串聯諧振試驗裝置運用串聯諧振原理, 通過調節變頻控制器的輸出頻率,使得回路中的電抗器電感L和試品電容C發生串聯諧振,諧振電壓即為試品上所加電壓。
而直流高壓發生器和超低頻高壓發生器與串聯諧振不同的是超低頻高壓發生器只能應用于10kV和35kV的電纜，串聯諧振耐壓裝置可使用10-220kV等規格,主變,發電機, CVT,開關等。直流高壓發生器施加的“直流耐壓”;串聯諧振施加的“交流耐壓’。
交流耐壓試驗是電力設備絕緣強度有效和直接的方法，是電力預防性試驗的一項重要內容。
此外，由于交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過試驗后，設備有較大的安全裕度，因此交流耐壓試驗是電力設備安全運行的一種重要手段。一般變頻串聯諧振試驗裝置來進行交流耐壓試驗。