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中試控股技術研究院魯工為您講解：高壓電纜交流耐壓試驗裝置

ZSBP-54KVA/54KV變頻串聯諧振成套試驗裝置

10kV/300mm2的電纜，長度1km，電容量≤0.378uF試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓22kV。
35kV/300mm2的電纜，長度0.5km，電容量≤0.01uF試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓52kV。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置：ZSBP系列變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小在國內外得到了廣泛應用，是當前高電壓試驗的新方法和潮流。

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。  
試驗電壓的確定交流耐壓試驗中，關鍵的問題就是正確選擇試驗電壓的數值，一方面要求能保證絕緣水平，另一方面要考慮因試驗電壓過高而引起的絕緣劣化。

中試控股系統主要性能及參數
1、電源電壓：   220V±10%、50Hz；
  2、額定容量：  54KVA；
  3、輸出電壓：    54KV， 
  4、輸出電流：   1A，2A，
  5、輸出電壓波形:  正弦波；
6、輸出電壓波形畸變率: ≤0.5% ；
7、允許連續工作時間：額定輸出電流下持續運行時間為60分鐘；
  8、輸出頻率范圍:     30～300Hz ；
    9、品質因數:         ≥30
10、系統噪聲:       ≤60db
11、系統測量精度:    1.0級
12、頻率分辨率:      0.01Hz
13、頻率不穩定度:    ≤0.05%  
14、環境溫度：       -25℃～ +55℃  
相對濕度:       ≤90%
海拔高度:       ≤2000m
15、具備手動試驗/自動調諧/自動試驗模式。
16、具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率等。
17、具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能。
18  具備過電壓、過電流、過熱保護功能。
19、具備閃絡保護功能,在試品發生閃絡時諧振回路失諧,電源立即停止輸出,屏幕提示“試驗失敗”及相關信息。
20、具備各種數據打印功能。

統配置及具體參數
1、變頻控制電源6KW                1臺
a) 變頻控制電源采用高壓耐壓試驗專用變頻電源,采用一體化設計,控制電源本體具備調頻、調壓、控制、保護等功能。
b) 額定輸出容量:  6KW
c) 工作電源:      交流220V、50Hz 。
d) 輸出電壓:      0～250V可調。
e) 輸出電壓不穩定度≤0.05%
f) 最大輸出電流:  24A
g) 輸出波形:正弦波,      波形畸變率:≤0.5%
h) 頻率調節范圍:  30～300Hz
頻率調節分辨率: 0.001 Hz
i) 連續運行時間: 大于1小時
j) 噪聲水平:≤ 60dB
k) 變頻電源采用高性能專用微機控制電壓、頻率調節
l) 變頻電源配備專用引線和插頭與其他設備進行連接。
m) 保   護 ：具有過壓、過流、過熱、放電保護功能。
n) 具備手動試驗/自動調諧/自動試驗三種模式,并可任意切換。 
具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率、勵磁電流、勵磁電壓、試驗時間等。
具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能及各種數據打印功能。
  O) 重   量： 16Kg   
2、 中試控股勵磁變壓器6KVA            1臺
a) 額定容量:    6KVA
b) 輸入電壓:    250V
c) 輸出電壓：   1.75KV；3.5KV；
d) 工作頻率范圍： 30～300Hz
e) 連續運行時間: 大于1小時
f) 電壓比測量誤差: 小于1%
g) 結構： 采用干式結構,絕緣耐熱等級H級,滿足干式變壓器國家規范要求；
高﹑低壓繞組間和鐵芯設靜電屏蔽,既作為勵磁變,又是隔離變；
內置過電壓保護,防止擊穿反擊。
  h) 重   量：    40Kg ;
3、高壓電抗器 DK-27/27      2臺
a) 額定容量：   27KVA
b) 額定電壓：   27KV
c) 額定電流：1A
e) 品質因素：  Q≥30 
f) 結    構： 干式；
    g)  重    量： 35Kg/臺
h) 連續運行時間：≥ 1小時
4、 電容分壓器   60/0.003              1臺
a) 額定電壓：    60KV
b) 工作頻率：    30～300Hz
c) 分 壓 比：    1000：1  
d) 分壓比誤差：  ≤1%,
e) 測量精度：    交流有效值1.0級
f) 介質損耗：    tgδ≤0.5% ;
g) 重    量：    10Kg
h)高﹑低壓臂的電容采用一致的介質結構,溫度系數小,角位移小,在30-300HZ內分壓比不變。

結構： 采用干式結構,絕緣耐熱等級H級,滿足干式變壓器國家規范要求；高﹑低壓繞組間和鐵芯設靜電屏蔽,既作為勵磁變,又是隔離變；內置過電壓保護,防止擊穿反擊。

一般應考慮以下幾個因素： 
1、在被試品上可能產生過電壓的數值、持續時間及其次數。如被試品遭受較高過電壓的可能性極小，則可不必采用過高的試驗電壓；如被試品（如直接與架空線連接的發電機）可能遭受到較高的過電壓時，則應適當提高試驗電壓的數值。 
2、電氣設備設計時采用的絕緣水平。
3、設備絕緣的狀況。設備在運行中由于各種條件的影響，使絕緣逐步劣化，絕緣性能下降，故在確定試驗電壓時，應考慮到絕緣損傷的程度和運行年限。例如，運行中設備的試驗電壓應為出廠時的75%~90%。

2?1在電纜試驗中的應用

城鄉電網中電纜的大量使用,其故障時有發生。為保證交聯電纜的安全運行,國家電網中試控股對電纜交接和預防性試驗做出了新的規定,用交流耐壓試驗替代原來的直流耐壓試驗,以避免直流試驗的累積效應對電纜造成損傷。

國際大電網會議(CIGRE)21?09工作組的建議導則提出高壓擠包絕緣電纜的現場試驗采用諧振試驗系統,頻率范圍為30~300 Hz。并在1997年發表的題為“高壓橡塑電纜系統敷設后的試驗”的總結報告中明確指出以下3條。

a)由于直流電場強度按電阻率分布,而電阻率受溫度等影響較大,同時耐壓試驗過程中,終端頭的外部閃絡引起的行波可能造成絕緣損壞。

b)直流耐壓試驗在很高電壓下,難以檢出相間的絕緣缺陷。

c)直流電壓本身容易在電纜內部集起空間電荷,引起電纜附件沿絕緣閃絡,因波過程還會產生過電壓,這些現象迭加在一起,使局部電場增強,容易形成絕緣弱點,在試驗過程中可能導致絕緣擊穿,并可能在運行中引起事故。

很多電纜在交接試驗中按GB50150-91標準進行直流耐壓試驗順利進行,但投運不久就發生絕緣擊穿事故,正常運行的電纜被直流耐壓試驗損壞的情況也時有發生。交流耐壓試驗因其電場分布符合運行實際情況,故對電纜的試驗最為有效。通常交流電力電纜的電容量較大,試驗電流也很大,調感式設備的體積將非常巨大并且電感調節也很困難,而調頻式裝置則靈活性更強,更易于實現。因此,電纜現場交流耐壓試驗多利用變頻諧振試驗設備。IEC517和GB7674也認可30~300 Hz交流電壓可等效于工頻電壓,但耐壓時間應進行頻率修正。

2?2在GIS設備中的應

用氣體絕緣開關設備GIS(Gas IusulatedSwitchgear)在工廠整體組裝完成以后或分單元進行調整試驗,試驗合格后以分單元運輸的方式運往現場安裝。運輸過程中的振動、撞擊等可能導致GIS元件或組裝件內堅固件松動或移位;安裝過程中,在聯結、密封等工藝處理方面可能失誤,導致電極表面刮傷或安裝錯位引起電極表面缺陷;安裝現場可能從空氣中進入懸浮塵埃、導電微粒雜質等,這些在安裝現場通過常規試驗將難以檢查出來,對GIS的安全運行將是極大的威脅。由于試驗設備和條件所限,早期的GIS產品多數未進行嚴格的現場耐壓試驗。

事故統計表明沒有進行現場耐壓試驗的GIS大都發生了事故。因此,GIS必須進行現場耐壓試驗。GIS的現場耐壓主要包括交流電壓、振蕩操作沖擊電壓和振蕩雷電沖擊電壓等3種試驗方法。其中交流耐壓試驗是GIS現場耐壓試驗最常見的方法,它能夠有效地檢查異常的電場結構(如電極損壞)。目前,由于試驗設備和條件所限,現場一般只做交流耐壓試驗。IEC517和GB7674認定對SF6氣體絕緣試驗電壓頻率在10~300 Hz范圍內與工頻電壓試驗基本等效。國內外大多采用調頻式串聯諧振耐壓試驗裝置進行GIS現場交流耐壓試驗。

23在發電機(電動機)交流耐壓試驗中的應用

發電機定子繞組對地或相間電容量大,如300 MW水輪發電機定子繞組對地電容量高達1?7~2?5μF,工頻耐壓時電容電流達到25~35 A,試驗設備容量數千kVA,采用常規試驗設備時,設備笨重。更為嚴重的是用常規大容量試驗設備時,發電機定子繞組絕緣被擊穿時的故障點短路電流大,會燒損鐵芯,將造成很大的經濟損失。

根據國家標準GB/T16927?2-1997《高電壓試驗技術》第一部分6?2?1?1電壓波形的規定“試驗電壓一般應是頻率為45~65 Hz的交流電壓,通常稱為工頻試驗電壓。”為了滿足發電機交流耐壓試驗電壓頻率為工頻的要求,發電機串聯諧振裝置通常是調感式的,通過調節鐵芯氣隙改變電感從而達到工頻諧振的目的。