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中試控股技術研究院魯工為您講解:高壓電纜可靠性問題測試儀
參考型號:ZSBP-135kVA/108kV變頻串聯(lián)諧振試驗裝置
執(zhí)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
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。
關于可以打電纜交流耐壓選型:電纜電壓等級(kV)、電纜截面(mm2)、電纜長度(米)
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電纜交流耐壓試驗裝置可以做什么?
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(nèi)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(fā)電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質(zhì)、變電站系統(tǒng)的交流耐壓試驗。
ZSBP-135kVA/108kV變頻串聯(lián)諧振試驗裝置技術方案
一、 適用范圍
1、35kV/300mm2電纜1km的交流耐壓試驗,電容量≤0.1945uF,試驗頻率30~300Hz,試驗電壓52kV,試驗時間60min。
2、35kV主變的交流耐壓試驗,電容量≤0.015uF,試驗頻率45~65Hz,試驗電壓不超過75kV,試驗時間1min。
3、10kV/300mm2電纜3km的交流耐壓試驗,電容量≤1.1265uF,試驗頻率30~300Hz,試驗電壓22kV,試驗時間5min。
4、35kV開關、互感器的交流耐壓試驗,試驗頻率30~300Hz,試驗電壓不超過100kV,試驗時間1min。
5、10kV主變的交流耐壓試驗,電容量≤0.015uF,試驗頻率45~65Hz,試驗電壓不超過50kV,試驗時間1min。
二、 工作環(huán)境
1. 環(huán)境溫度:-10℃ –50℃;
2. 相對濕度:≤90%RH;
3. 海拔高度: ≤3000米;
三、 裝置主要技術參數(shù)及功能
1. 額定容量:135kVA;
2. 輸入電源:單相220或三相380V電壓,頻率為50Hz;
3. 額定電壓:27kV; 54kV;108kV;
4. 額定電流: 5A;2.5A; 1.25A;
5. 工作頻率:30~300Hz;
6. 裝置輸出波形:正弦波
7. 波形畸變率:輸出電壓波形畸變率≤1%;
8. 工作時間:額定負載下允許連續(xù)60min;過壓1.1倍1分鐘;
9. 溫 升:額定負載下連續(xù)運行60min后溫升≤65K;
10. 品質(zhì)因素:裝置自身Q≥30(f=45Hz);
11. 保護功能: 對被試品具有過流、過壓及試品閃絡保護(詳見變頻電源部分);
12. 測量精度:系統(tǒng)有效值1.5級;
四、 設備遵循標準
GB10229-88
《電抗器》
GB1094
《電力變壓器》
GB50150-2016
《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》
DL/T 596-1996
《電力設備預防性試驗規(guī)程》
GB1094.1-GB1094.6-96
《外殼防護等級》
GB2900
《電工名詞術語》
GB/T16927.1~2-1997
《高電壓試驗技術》
六、系統(tǒng)配置及其參數(shù)
1、激勵變壓器7.5kVA/1.5/3/6kV/0.4kV 1臺
a)額定容量:7.5kVA;
b)輸入電壓:0-400V,單相;
c)輸出電壓:1.5/3/6kV
d)結構:干式;
e)重量:約55kg;
2、變頻電源7.5kW/220/380V 1臺
a)額定輸出容量:7.5kW
b)工作電源:220/380±10%V(單/三相),工頻
c)輸出電壓:0–400V,單相,
d)額定輸入電流:18.75A
e)額定輸出電流:18.75A
f)電壓分辨率:0.01kV
g)電壓測量精度:1.5%
h)頻率調(diào)節(jié)范圍:30 – 300Hz
i)頻率調(diào)節(jié)分辨率:≤0.1Hz
j)頻率穩(wěn)定度:0.1%
k)運行時間:額定容量下連續(xù)60min
l)額定容量下連續(xù)運行60min元器件最高溫度≤65K;
m)噪聲水平:≤50dB
n)可實現(xiàn)以下功能
1)變頻電源的放置為縱向和橫向,特別適合現(xiàn)場操作及觀察;
2)內(nèi)外部具備特殊減震橡膠支撐腳和保護鋁箱,可有效減緩運輸中的顛簸震動和吊裝時的沖擊。保證了變頻電源的長期穩(wěn)定性和可靠性;
3)參數(shù)顯示:觸摸或外接鼠標大屏幕液晶界面顯示系統(tǒng)
可顯示諧振電壓(即試驗前設置的目標電壓)、試驗頻率、測量頻率、低壓電壓、低壓電流、耐壓時間、過壓保護、過流保護、閃絡保護、階段升壓及階段計時、操作模式切換、電容,電感,頻率互換計算、參數(shù)查詢等, 還可顯示頻率曲線、電壓曲線等可直觀地判斷當次試驗諧振頻率準確及穩(wěn)定性;
4)參數(shù)設置:大屏幕觸摸液晶彩屏和外接鼠標直接完成各種參數(shù)的設置,可對起始頻率、終止頻率、起始電壓、階段升壓和計時、測量分壓器變比、激勵變變比、過壓保護、過流保護、閃絡保護、試驗模式、電容電感頻率互換計算、參數(shù)設置提示以及幫助等參數(shù)進行設置或選擇;
5)試驗模式:觸摸屏和外接鼠標操作,有全自動、半自動、手動三種運行狀態(tài)。具備升壓、調(diào)諧(含手動、自動)、分段加壓和計時、運行狀態(tài)、模式切換、故障提示、電容電感頻率互換計算功能等;
6)保護功能及其信息提示:具備高壓過壓保護、低壓過流、過流保護,以及失諧保護、零位、閃絡保護、緊急停機、欠壓保護等多重保護功能;
7)數(shù)據(jù)存儲功能:試驗結果保存(手動保存)、打印、上傳、回查等
① 試驗結果:手動或自動試驗完畢后,在試驗結果界面中可顯示出試驗時的詳細參數(shù),當試驗發(fā)生中斷時,可提示中斷狀態(tài)。可將參數(shù)保存在存儲器中,該存儲器為非易失存儲器,可保存50次試驗記錄;
② 數(shù)據(jù)查詢:可將已保存的試驗結果數(shù)據(jù)顯示到屏幕上,同時具有USB接口,可將數(shù)據(jù)輸出打印或利用設備所攜帶打印機打印;(打印機屬客戶自選,若客戶有此需求,須在合同中予以特別寫明)
8)自動穩(wěn)壓功能:系統(tǒng)根據(jù)設定的試驗電壓或手動升壓結果,自動跟蹤并維持穩(wěn)定的試驗電壓,電壓穩(wěn)定度可達1.0%;
9)調(diào)頻范圍及頻率分辨率均可設定:調(diào)頻范圍可設為30~300Hz、45~100Hz、200-300Hz、按需設置,可加快調(diào)諧過程;頻率分辨率根據(jù)需要,可預設為0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz、或1.0Hz,在調(diào)諧效率與調(diào)諧精準度之間取得優(yōu)化平衡;
10)頻率調(diào)節(jié)分為粗調(diào)和細調(diào),并可自動尋找試驗諧振點,保證諧振頻率在整個試驗過程中不發(fā)生漂移;
P)重量:約12kg;
3、高壓電抗器33.75kVA/27kV 4節(jié)
a)額定容量:33.75kVA;
b)額定電壓:27kV;
c)額定電流:1.25A;
d)電 感 量:100H/單節(jié);
e)品質(zhì)因素:Q≥30 (f=45Hz);
f)結 構:干式;
g)重量:約40kg;
4、電容分壓器110kV/1000pF 1套
a)額定電壓:110kV;
b)高壓電容量:1000pF;
c)介質(zhì)損耗:tgσ≤0.5%;
d)分 壓 比:1500:1
e)測量精度:有效值1.5級;
f)重量:約15kg;
ZSBP-135kVA/108kV變頻串聯(lián)諧振試驗裝置它是一套組合設備,為了耐壓試驗能順利準確地進行,針對不同被試品,串聯(lián)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。
概述
目前在國際和國內(nèi)已有越來越多的XLPE交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜替代原來的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯(lián)電纜投運前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設備的原因,仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。近年來國際、國內(nèi)的很多研究機構的研究成果表明直流試驗對XLPE 交聯(lián)聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究機構觀點認為XLPE 結構具有承儲積累單極性殘余電荷的能力,當在直流試驗后,如不能有效的釋放直流殘余電荷,投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發(fā)生擊穿。國內(nèi)一些研究機構認為,交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中,由于空間電荷效應,絕緣中的實際電場強度可比電纜絕緣的工作電場強度高達11倍。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發(fā)生擊穿,也會引起絕緣的嚴重損傷。其次,由于施加的直流電壓場強分布與運行的交流電壓場強分布不同。直流試驗也不能真實模擬運行狀態(tài)下電纜承受的過電壓,并有效的發(fā)現(xiàn)電纜及電纜接頭本身和施工工藝的缺陷。因此,使用非直流的方法對交聯(lián)電纜進行耐壓試驗就越來越受到人們的重視。同時,各種大型變壓器的交流耐壓試驗,火力及水力發(fā)電機的交流耐壓試驗也定期進行。這些設備的試驗要求的試驗設備容量大,,通常情況下采用諧振的方法進行試驗,但必須是在工頻條件下或等效工頻條件下進行。等效工頻條件一般采用45—65HZ的頻率范圍,但是很多試驗單位要求30-300HZ試驗電源對這類設備進行交流耐壓試驗。
我公司系列串聯(lián)諧振裝置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交聯(lián)橡塑電力電纜,66kV、110kV、220kV的組合電器(GIS)的變頻交流耐壓試驗,水力和火力發(fā)電機或電力變壓器等的工頻交流耐壓試驗。其基本原理是采用可調(diào)節(jié)(30-300HZ)串聯(lián)諧振試驗設備與被試品電容諧振產(chǎn)生交流試驗電壓。由于電纜的電容量較大,采用傳統(tǒng)的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、大電流的工作電源現(xiàn)場不易取得,因此一般都采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗設備。其輸入電源的容量顯著降低,重量減輕,便于使用和運輸。初期都采用調(diào)感式串聯(lián)諧振設備(50HZ),但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現(xiàn)在大多采用變頻諧振,可以得到更高的品質(zhì)因數(shù)(Q值),并具有自動調(diào)諧、多重保護、以及降低噪音、靈活的組合方式、單件重量輕等優(yōu)點。
2、串聯(lián)諧振在電力系統(tǒng)應用中的優(yōu)點:
1.1、所需電源容量大大降低。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品的電容諧振產(chǎn)生高電壓和大電流的,在整個系統(tǒng)中,電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分,因此,試驗所需要的電源功率只有試驗容量的1/Q。
1.2、設備的重量和體積大大的減少。串聯(lián)諧振電源中,不但省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和大功率試驗變壓器,而且,諧振激磁電源只需要試驗容量的1/Q,使得系統(tǒng)重量和體積大大減少,一般為普通試驗裝置的1/5-1/30.
1.3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電容,能改善輸出電壓的波形畸變,有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。
1.4、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯(lián)諧振狀態(tài),當試品的絕緣弱點被擊穿時,電路立即脫諧,回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而并聯(lián)諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時,擊穿電流立即上升幾十倍,兩者相比,短路電流,擊穿電流相差數(shù)百倍。所以串聯(lián)諧振能有效的找到絕緣弱點,又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。
1.5、不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。試品發(fā)生擊穿時,因失去諧振條件,高電壓也立即消失,電弧即刻熄滅,且恢復電壓的再建立過程很長,很容易在再次達到閃絡電壓前斷開電源,這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程,其過程長,而且,不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。
3、該裝置主要針35kV及以下電纜等所有電氣主設備的交流耐壓試驗設計制造。電抗器采用多只分開設計,既可滿足高電壓、小電流的設備試驗條件要求,又能滿足象6kV電纜這樣的低電壓的交流耐壓試驗要求,具有較寬的適用范圍,是地、市、縣級高壓試驗部門及電力安裝、修試工程單位理想的耐壓設備。
該裝置主要由變頻電源、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器組成。
我公司調(diào)頻諧振裝置主要功能及其技術特點:
1.1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)失諧(閃絡)等保護功能,過壓過流保護值可以根據(jù)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。
1.2、整個裝置單件重量很輕,最大不超過60kg,便于現(xiàn)場使用。
1.3、裝置具有多種工作模式,方便用戶根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇,提高試驗速度。
工作模式為:全自動模式、半自動模式、手動模式、
1.4、能存儲,存入的數(shù)據(jù)編號是數(shù)字,方便的幫助用戶識別和查找。
1.5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規(guī)定范圍內(nèi)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。
1.6、采用了ARM平臺技術,可以方便的根據(jù)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。
1.7、技術特點歸納:先進的數(shù)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
五、試驗時間關系表
5、變頻串聯(lián)諧振試驗裝置使用時,輸出的是高電壓或超高電壓,必須可靠接地,注意操作安全。
6、當開機且回零后仍然不能升壓時,請長時間按下復位鍵(10秒鐘左右),并使控制箱面板的指示燈正常,即除"高壓"以外沒有其它紅燈亮,然后開始正常操作.
7、當電壓電壓大于10V,而還沒有進行調(diào)諧時,系統(tǒng)會自動失諧,以防止一諧振就產(chǎn)生高壓傷害試品甚至對人體帶來傷害。
變頻串聯(lián)諧振成套試驗裝置工作原理
我們已知,在回路頻率f=1/2π√LC時,回路產(chǎn)生諧振,此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統(tǒng)品質(zhì)因素,即電壓諧振倍數(shù),一般為幾十到一百以上。先通過調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振,再在回路諧振的條件下調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達到試驗值。由于回路的諧振,變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產(chǎn)生較高的試驗電壓。
原理圖
變頻串聯(lián)諧振
變頻串聯(lián)諧振成套試驗裝置技術特點
1、全國少數(shù)通過國家權威部門--電力工業(yè)電氣設備質(zhì)量檢驗測試中心(武漢高壓研究所) 嚴格的型式試驗鑒定,質(zhì)量可靠,確保試驗人員、被試品和試驗設備本身的安全;
2、體積小,重量輕,特別適合現(xiàn)場使用;
3、能靈活整定實驗電壓、調(diào)頻范圍、加壓時間;
4、具有計算機通訊接口,便于通訊和試驗數(shù)據(jù)管理;
5、分辨率高、頻率分辨率為0.001HZ;
6、符合國標要求:有監(jiān)測峰值/√2功能,可實時監(jiān)測試驗波形;
7、過壓,過流,放電,過熱及零啟動保護全面可靠,動作時間1微秒;
8、 設備自帶微型打印機,可及時打印保存試驗數(shù)據(jù);
9、 按軍用標準抗振和防塵設計,耐長途運輸和嚴酷使用環(huán)境;
10、 一鍵鼠標式旋鈕“傻瓜式”操作,大屏幕液晶顯示試驗數(shù)據(jù)、試驗狀態(tài),并有實時操作步驟提示功能;
11、 獨有軟件校準功能,方便用戶校準表計,確保高電壓值準確度;
12、 所有主要元器件均由世界知名企業(yè)原裝進口,包括美國德州儀器,英特爾,德國西門子, 施耐德,日本東芝,富士等。
串聯(lián)諧振耐壓裝置常見故障及解決方法
1.主機找不到諧振點。
原因:系統(tǒng)諧振點在主機的輸出頻率范圍之外;系統(tǒng)接線錯誤;
系統(tǒng)未可靠接地;高壓采樣反饋信號開路或連接不可靠;試品有故障。
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