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中試控股技術研究院魯工為您講解：10KV及以上電纜耐壓試驗裝置

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置

11kV/300mm2電纜1km交流耐壓試驗，電容量≤0.3755uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓28kV，試驗時間5min。
10kV開關等電氣設備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過42kV，試驗時間1min。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置：ZSBP系列變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調(diào)節(jié)電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現(xiàn)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(nèi)外得到了廣泛應用，

是當前高電壓試驗的新方法和潮流。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。

被試品是否被穿可按下述各種情況進行判斷： 
1、根據(jù)試驗時接入的表計進行分析，一般情況下，若電流表突然上升，則表明被試品擊穿（過流繼電器動作，自動跳閘）。但當被試品的容抗XC  與試驗變壓器的漏抗 XL之比不大于2時，雖然被試品擊穿，電流表指示也不會發(fā)生明顯的變化，有時還可能出現(xiàn)電流表指示反而下降的情況。 
若出現(xiàn)這種情況，應根據(jù)在高壓側的測量電壓裝置高壓側的電壓，被試品若擊穿，其電壓表只是要突然下降，而在低壓側測量的電壓表也要下降，但有時很不明顯。 
2、根據(jù)試驗控制回路的狀況進行分析。若過流繼電器整定值適當，則被試品擊穿時過流繼電器動作，電磁開關即跳閘。若整定值過小，可以在升壓過程中因被試品的電容電流過大而使過流繼電器動作而跳閘。 
3、根據(jù)被試品狀況進行分析。試驗過程中，如被試品發(fā)出響聲、斷續(xù)放電響聲、冒煙、產(chǎn)生氣體、有焦臭味、及燃燒等都是不能容許的，應查明原因。如查明這種情況來自被試品絕緣部分，則可以認為被試品存在問題或已確實被。

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置主要技術參數(shù)
1.額定容量：44kVA
2.額定電壓：22kV；44kV
3.額定電流：2A；1A
4.測量精度：系統(tǒng)有效值1.5級
5.工作頻率：30-300Hz
6.裝置輸出波形：正弦波
7.品質(zhì)因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)
8.波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%
9.輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz
10.工作時間：額定負載下允許連續(xù)60min；過壓1.1倍1分鐘
11.溫    升：額定負載下連續(xù)運行60min后溫升≤65K
12.保護功能：過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)失諧（閃絡）等保護功能
13.環(huán)境溫度：－20℃-55℃
14.相對濕度：≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置中試控股系統(tǒng)配置參數(shù)

(一)變頻電源ZSXZ-4kW                                      1臺

1)額定輸出容量：4kW

2)工作電源：220/380±10%V（單/三相），工頻

3)輸出電壓：0–400V

4)額定輸入電流：10A

5)額定輸出電流：10A

6)電壓分辨率：0.01kV

7)電壓測量精度：1.5%

8)頻率調(diào)節(jié)范圍：30–300Hz

9)頻率調(diào)節(jié)分辨率：≤0.1Hz

10)頻率穩(wěn)定度：0.1%

11)運 行 時 間：額定容量下連續(xù)60min

(二)激勵變壓器ZSJL-3kVA

1)額定容量：3kVA

2)輸入電壓：0-400V

3)輸出電壓：1.5/3kV

4)結    構：干式

6)重    量：約35kg

(三)高壓電抗器ZSDK-22kVA/22kV

1)額定容量：22kVA;

2)額定電壓：22kV

3)額定電流：1A

4)電 感 量：110H/單節(jié)

5)品質(zhì)因素：Q≥30 (f=45Hz)

6)結    構：干式

(四)電容分壓器ZSFY-3000pF/50kV

1)額定電壓：50kV

2)高壓電容量：3000pF

3)介質(zhì)損耗：tgσ≤0.5%

4)分 壓 比：1000：1

5)測量精度：有效值1.5級

6)重    量：約8kg

(五)ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置補償電容器ZSBC-20000pF/40kV

1)額定電壓：40kV；

2)高壓電容量20000pF；

3)重量：8kg；

一般應考慮以下幾個因素： 
1、在被試品上可能產(chǎn)生過電壓的數(shù)值、持續(xù)時間及其次數(shù)。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(fā)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(shù)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%。

如何選擇合適的變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置？
為了選對規(guī)格，請?zhí)峁┮韵录夹g參數(shù)
1、電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質(zhì)（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(fā)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）。

什么是串聯(lián)諧振？ 
由于電力預防試驗大多是對于大容量和高電壓的電氣設備，建議采用工頻耐壓進行絕緣性能的檢測，也就是剔除了采用直流高壓發(fā)生器對于電氣設備絕緣性能檢測的使用要求，雖兩者都屬于破壞性試驗；

但經(jīng)過長期的研究，采用工頻耐壓的方式相對于直流耐壓穩(wěn)定性，安全性要好，由于電氣設備的容量大，電壓高，往往像油浸式試驗變壓器一類的工頻耐壓設備無法滿足測試要求，在國內(nèi)，為了達到這一目的，基本通過變頻串聯(lián)諧振來實現(xiàn)測量。 
變頻串聯(lián)諧振，“變頻”在串聯(lián)諧振電路中，通過調(diào)整可變的頻率范圍產(chǎn)生諧振條件，“串聯(lián)”是指在整個電路中的鏈接方式，串聯(lián)時，電壓相加，電流不變，“諧振”是指的諧振電路，組合起來就是我們常說的串聯(lián)諧振試驗裝置。

在GIS設備中的應用

氣體絕緣開關設備在工廠整體組裝完成以后或分單元進行調(diào)整試驗,試驗合格后以分單元運輸?shù)姆绞竭\往現(xiàn)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(nèi)堅固件松動或移位;安裝過程中,在聯(lián)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(xiàn)場可能從空氣中進入懸浮塵埃。導電微粒雜質(zhì)等,這些在安裝現(xiàn)場通過常規(guī)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(chǎn)品多數(shù)未進行嚴格的現(xiàn)場耐壓試驗。事故統(tǒng)計表明沒有進行現(xiàn)場耐壓試驗的GIS大都發(fā)生了事故。因此,GIS必須進行現(xiàn)場耐壓試驗。

GIS的現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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10～300Hz范圍內(nèi)與工頻電壓試驗基本等效。國內(nèi)外大多采用調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置進行GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗。

3.在發(fā)電機(電動機)交流耐壓試驗中的應用

發(fā)電機定子繞組對地或相間電容量大,如300MW水輪發(fā)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25～35A,試驗設備容量數(shù)千kVA,采用常規(guī)試驗設備時,設備笨重。更為嚴重的是用常規(guī)大容量試驗設備時,發(fā)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(jīng)濟損失。根據(jù)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(guī)定“試驗電壓一般應是頻率為45～65Hz的交流電壓,通常稱為工頻試驗電壓。在在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=1/XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。當電路發(fā)生串聯(lián)諧振時電路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。

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1. 所需電源容量大大減小。系列串聯(lián)諧振試驗裝置是利用諧振電抗器和被試品電容產(chǎn)生諧振，從而得到所需高電壓和大電流的，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，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q倍（Q為品質(zhì)因素）。

2. 設備的重量和體積大大減小。串聯(lián)諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統(tǒng)重量和體積大大減小，一般為普通試驗裝置的1/5～1/10。

3. 改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波，有效地防止了諧波峰值引起的對被試品的誤擊穿。

4. 防止大的短路電流燒傷故障點。在諧振狀態(tài)，當被試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧（電容量變化，不滿足諧振條件），回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而采用并聯(lián)諧振或者傳統(tǒng)試驗變壓器的方式進行交流耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數(shù)百倍。所以，串聯(lián)諧振能有效地找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

5. 不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。被試品發(fā)生擊穿閃絡時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧立刻熄滅，裝置的保護回路動作，切斷輸出。

技術指標

1、總體技術規(guī)范

輸出試驗電壓： 0～1000kV 交流有效值

輸出試驗電流： 1～10A 交流有效值

輸出頻率： 20～300Hz

諧振電壓波形： 正弦波，波形畸變率：<1%

被試品種類：各種電力變壓器、電力電纜、發(fā)電機、GIS等設備。

工作制： 滿功率輸出下，連續(xù)工作時間30分鐘

品質(zhì)因數(shù)： 20～80，視不同的負載條件而不同

輸入工作電源： 220V，50Hz.

環(huán)境溫度： 0℃～+40℃

相對濕度： <95%RH，無凝露

海拔高度： 2000m以下

整套試驗設備可根據(jù)被試品電容量的不同，確定由單個或多個諧振電抗器串、并聯(lián)使用。

2、主要部件的技術規(guī)范

（1）變頻控制單元

輸入工作電源： 220V、 50Hz，電流5～250A

輸出電壓和電流：0～250V，電流5～250A

輸出頻率：20～300Hz，

頻率調(diào)節(jié)細度：0.1Hz

最大輸出功率：5～10000kVA

（2）勵磁變壓器

輸入工作電源：250V 電流5～250A

輸出電壓和電流：0～10kV，電流1～10A

額定容量：5～50000kVA

（3）諧振電抗器：（每臺諧振器的技術規(guī)范）

單臺電抗器額定工作電壓：20kV、40kV、60kV（有效值）

單臺額定工作電流：1～10A（有效值）

（4）電容分壓器

工作方式： 純電容式

額定電壓： 20kV、60kV、100kV、200kV、500kV、1000kV有效值

工作頻率： 30～300Hz

測量誤差： <1%

電容： 1000pF±5%

分壓器低壓臂電壓： 100V1．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。

排除方法：

1）檢查接地裝置可靠，接地連接線是否有斷開點；

2）檢查勵磁變壓器的高低壓線圈的通斷；

3）檢查每一只電抗器的通斷；

4）檢查分壓器的信號線的通斷；

5）檢查分壓器的高低壓電容臂的通斷；

6）裝置自身升壓時沒有諧振點，還需要檢查補償電容器的通斷；

2．主機復位。

原因：主機供電電源波動；外界強磁場干擾；主機未可靠接地；

3．Q值偏低，即電壓升不上去，或升不高。

現(xiàn)象：

1）調(diào)諧曲線是一條曲線，有較低的尖峰；

2）試驗時一次電壓較高，高壓卻較低，甚至在沒有升到試驗電壓時，一次電壓已經(jīng)到達額定電壓，回路自動降壓；

原因：

1）電抗器與試品電容量不匹配，沒有準確找到諧振點；

2）試品損耗較高，系統(tǒng)Q值太低；

3）勵磁變壓器高壓輸出電壓較低；

4）高壓連接線過長或沒有采用高壓放暈線

排除方法：

1）將補償電容器并接入試驗回路，加大回路電容量；

2）盡可能將多只電抗器串聯(lián)，提高回路電感量；

3）提高勵磁變壓器的輸出電壓；

4）干燥處理被試品，提高被試品的絕緣強度，減少回路的有功損耗；

5）一般在設備較高電壓輸出時，采用高壓放暈線，或?qū)⑵胀ǜ邏狠敵鼍€改為較短的連線，一般不超過5米。

4．電源跳閘。

原因：諧振系統(tǒng)回路短路