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電力技術

隔離開關耐壓串聯諧振耐壓儀

時間：2022-11-24

中試控股技術研究院魯工為您講解：隔離開關耐壓串聯諧振耐壓儀

ZSBP-75KVA/75KV變頻串聯諧振成套試驗裝置

| 參考標準：DL/T 474.4-2018

簡易讀懂：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置可以做什么?
變頻串聯諧振成套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、隔離開關、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗。

中試控股始于1986年 ? 30多年專業制造 ? 國家電網.南方電網.內蒙電網.入圍合格供應商

ZSBP-75KVA/75KV變頻串聯諧振成套試驗裝置組成部分：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。適用電壓等級：6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV，也可以定制不同的電壓等級規格。

如何選擇合適的變頻串聯諧振耐壓試驗裝置？
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）。

第一章產品概述
1、目前在國際和國內已有越來越多的XLPE交聯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、國內的很多研究機構的研究成果表明直流試驗對XLPE 交聯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生擊穿。國內一些研究機構認為，交聯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。交聯聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發生擊穿，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下電纜承受的過電壓，并有效的發現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。另外還有一種低頻設備，0.1HZ的超低頻設備耐壓儀，他有一個弊端就是電壓很難做到很高，在行業里推廣使用一直沒有得到用戶的大面積認可。串聯諧振裝置的應用很快就得到市場的認可，他是真實模擬運行狀態施加電壓，能夠很快的發現被試設備本身狀態情況。
我公司系列串聯諧振裝置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交聯橡塑電力電纜，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節（30-300HZ）串聯諧振試驗設備與被試品電容諧振產生交流試驗電壓。由于電纜的電容量較大，采用傳統的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、大電流的工作電源現場不易取得，因此一般都采用串聯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。初期都采用調感式串聯諧振設備（50HZ），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現在大多采用變頻諧振，可以得到更高的品質因數（Q值），并具有自動調諧、多重保護、以及降低噪音、靈活的組合方式、單件重量輕等優點。
2、串聯諧振在電力系統應用中的優點：
1.1、所需電源容量大大降低。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品的電容諧振產生高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，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。串聯諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調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。在串聯諧振狀態，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，擊穿電流相差數百倍。所以串聯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、不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，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。
1.2、整個裝置單件重量很輕，最大不超過60kg，便于現場使用。
1.3、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。
工作模式為：全自動模式、半自動模式、手動模式、
1.4、能存儲，存入的數據編號是數字，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。
1.6、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。
1.7、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
4、全套系統的配置用法說明：
1.1、變頻電源單獨可靠接地。
1.2、激勵變壓器一般有好幾個高壓端輸出：
用于10kV電纜的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓低一些的電壓端，比如2kV；
用于35kV電纜的耐壓裝置，35kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如3-4kV；
用于110kV電纜的耐壓裝置，110kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如5-6kV；（110kV變壓器）
用于110kV互感器，組合電器，開關等的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如10--15kV；
1.3、電抗器和分壓器：本裝置含有自檢功能即不帶任何被試品情況下可以自諧升壓；電抗器必須保證3節以上疊在一起串聯起來和分壓器組成諧振回路產生高壓。被試品的連線一般接在比較重的電抗器頂端，這樣不至于被張力拉倒。電抗器使用時，電抗器底部不要放在鐵板上或者帶鐵的地方，因為電抗器是個開口磁路，試驗時和鐵板會產生渦流長時間會燒壞電抗器。
第二章技術參數
（一）ZSBP 指生產廠家代碼
（二）技術指標
1．額定電壓：75KV
被試品的：
22kV---滿足10kV電纜交流耐壓試驗；
52kV---滿足35kV電纜交流耐壓試驗；
72kV---滿足35kV變壓器交流耐壓試驗；
2．輸出電壓波形畸變率：<1.0％
3.允許連續工作時間：額定條件下一次性工作15分鐘，
4．裝置自身品質因數：Q>50
5．火力發電機試驗時滿負荷下品質因數：Q>10（與負載相關）
6. 水力發電機試驗時滿負荷下品質因數：Q>10（與負載相關）
7．電纜試驗時滿負荷下品質因數：Q>30（與負載相關）
8．主變壓器試驗滿負荷時品質因數：Q>30（與負載相關）
9. GIS，開關等試驗滿負荷時品質因數：Q>50（與負載相關）
10．輸入電源： 220V
11．頻率調節范圍：30Hz～300Hz
12．系統測量精度：1.5％±200V
13．裝置具有過壓、過流、零位啟動等保護功能
（三）設備遵循標準
《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》 GB50150-2006
《水輪發電機組安裝技術規范》 GB/T8564―2003
《高壓諧振試驗裝置》 DL/T 849.6—2004
《電抗器》 GB10229.88
《電力設備預防性試驗規程》 DL/T596-1996
《耦合電容器和電容分壓器》 IEC358(1990)
（四）設備主要配置及技術參數說明：
1.變頻電源主機1臺：ZSBP-75KVA/75KV
額定功率：10kVA；
輸入電壓： 220V 45～65Hz
輸出電壓：0～250V可調
輸出電壓頻率：30～300Hz
0.01Hz步進可調
頻率不穩定度≤0.02%
輸出電流：0～40A
重量：16kg
2. 高壓電抗器（共3臺）：ZSDK-25KVA/25KV
額定工作電壓：25kV
額定工作電流：1A
額定電感量：90H
連續工作時間：60min
溫升：小于60度
工作頻率：30-300Hz
重量：35kg
3. 激勵變壓器1臺： ZSJLB-10KVA
額定容量：10kVA
輸入電壓：250V
輸出電壓：2kV， 4kV，
4.電容分壓器一臺：ZSFRC-80KV
高壓電容量：2000pF
分壓比：1000:1
工作頻率：30～300Hz
誤差精度：1.5%
額定電壓:80kV
重量：10kg
第三章　設備應用
（一）交聯乙烯電纜的交流耐壓
激勵變壓器接線用法：
用于10kV電纜的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓低一些的電壓端，比如2kV；
用于35kV電纜的耐壓裝置，35kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如3-4kV；
用于110kV電纜的耐壓裝置，110kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如5-6kV；
（二）發電機的交流耐壓
激勵變壓器接線用法：
用于10kV發電機的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接3/4kV；
用于20kV發電機的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如4/5kV；
用于27.5kV發電機的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如6/7kV；
（三）變壓器等其他被試品的交流耐壓
激勵變壓器接線用法：
用于10kV變壓器的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接2kV；
用于35kV變壓器的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如4kV；
用于110kV變壓器的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如5kV；
第四章變頻電源主機使用介紹
一、技術參數及功能描述
1、技術參數
? 輸入電源:
電壓： 220V±10%
頻率： 45/65Hz
? 輸出電壓：0-250V；
? 輸出波形：正弦波
? 頻率調節范圍：30-300Hz
? 頻率分辨率：0.01Hz
? 頻率穩定度：0.1%
? 頻率步進值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
? 電壓分辨率：0.1kV
? 電壓測量精度：1.5%
? 電壓步進值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
? 運行連續工作時間：60分鐘
2、功能描述
變頻電源有如下幾個顯著的特點：
? 波形為脈寬電壓調節的方波。
? 內部由ARM控制，操作功能得到優化,操作簡單。
? 自動掃頻，尋找諧振點.頻率范圍30-300Hz,可設置掃頻范圍，掃頻最大耗時40秒鐘(全頻掃)，頻率分辨率0.01Hz。
? 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。
? 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。
? 實時顯示試驗狀態，用戶可根據試驗狀態進行相應操作。
? 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。
? 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印。
? 數據查詢功能,根據試驗日期查詢以往的試驗數據。

ZSBP-75KVA/75KV變頻串聯諧振成套試驗裝置：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。

中試控股ZSBP-75KVA/75KV變頻串聯諧振成套試驗裝置產品適用性好，實用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企業以及電力工作者信賴的好伙伴。

中試控股踐行“精細制造，深耕技術”產出ZSBP-75KVA/75KV變頻串聯諧振成套試驗裝置優質產品能夠在市場中贏得用戶信賴,樹立中試控股新形象打下了堅實的根底。

ZSBP-75KVA/75KV變頻串聯諧振成套試驗裝置

基本注意事項：

不允許正在試驗時突然切斷系統電源，每次試驗時要退出正在試驗狀態，才可以切斷電源。
主機發生故障后，不要自行拆開機箱維修，否則后果自負。
不要在高溫、高濕、易燃、易爆和強磁場環境中存放、使用儀器。
維護和保養請使用濕布和中性的清潔劑清潔儀器外殼，不要使用研磨劑和溶劑。
在做試驗前，應先檢查儀器是否完好無損，各連接導線是否完好，確保電源輸出，信號采樣線纜穩妥連接，導通無阻。
試驗前要確保接線準確無誤，尤其是地線回路，一定要安全接地。
試驗時，對試驗現場要劃安全區域，并置專人看守，杜絕閑雜人等靠近。

特別注意事情：

1、變頻串聯諧振試驗裝置應由高壓試驗專業人員使用，使用前應仔細閱讀使用說明書，并經反復操作訓練。

2、操作人員應不少于2人。變頻串聯諧振試驗裝置使用時應嚴格遵守本單位有關高壓試驗的安全作業規程。

3、為了保證試驗的安全正確，除必須熟悉本產品說明書外，還必須嚴格按國家有關標準和規程進行試驗操作。

4、變頻串聯諧振試驗裝置各聯接線不能接錯，特別是接地線不能接錯。否則可導致試驗裝置損壞

5、變頻串聯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，而還沒有進行調諧時，系統會自動失諧，以防止一諧振就產生高壓傷害試品甚至對人體帶來傷害。超低頻(0．1 Hz)耐壓試驗

作為發現電纜運行絕緣缺陷的無損試驗手段，國外的科研機構早在20世紀80年代，就開始對運行中的XLPE絕緣電纜采用超低頻耐壓試驗，并進行了大量的試驗室研究和現場試驗。根據研究結果，國際大電網會議工作組推薦將超低頻耐壓試驗用于中低壓XLPE電纜的絕緣耐壓試驗。

0．1Hz超低頻耐壓試驗是鑒定XLPE絕緣電纜絕緣強度的直接方法，對于停運后的XLPE絕緣電力電纜是否能繼續投入運行，該試驗是重要的判斷參考依據。主要的試驗的原理是將50Hz交流電通過整流和濾波環節變成所需的直流電壓，通過逆變電路，將此直流電壓逆變為lkHz交流電壓，再由0．1 Hz正弦振蕩器進行調幅處理，調幅后，lkHz電壓等幅波就轉變成0．1 Hz的變化調幅波。這個調制電壓是通過兩個高壓變壓器與電壓倍增電路產生的按0．1Hz正弦波變化的高電壓，用壓敏電阻器進行解調，從而使負載上輸出O．1 Hz高壓正弦電壓波形。試驗和研究表明，0．1 Hz電壓對XLPE電纜水樹枝的監測十分有效，而水樹枝的產生和發展是XLPE絕緣電纜最主要的老化方式。超低頻交流耐壓試驗最關鍵的問題是確定進行試驗的電壓，只有施加的試驗電壓正確，才能保證得出正確的結論。

目前國內這方面的研究甚少，根據國外的試驗資料介紹，0．1 Hz時的試驗電壓為50Hz時的1．5～1．8倍，如下式：

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式中，λ的值在1．5～1．8間選取，U50為預定的50Hz交流試驗電壓值，這個值目前在《電力設備預防性試驗規程》中尚未給出H J。這種試驗方式的優點主要在于：

1．是無損壞的耐壓試驗方法。用這種方法不會損壞被試品電纜，特別是對于開始老化但還可使用的電纜優勢明顯。

2．相比直流高壓試驗，對新鋪電纜和經過維修的電纜，此種測試對于連接處和端頭出頭聯接錯誤的判定更為準確。

3．與工頻耐壓試驗設備相比，其試驗設備體積較小、重量較輕。同時保證了試驗時和實際運行時的電壓在被試品電纜中的絕緣分布相同。國內外的大量研究表明，試驗時可以用此方法代替工頻耐壓試驗方法，是因為這兩種電壓對于疊層復合絕緣缺陷的檢驗能力是相同的，具有較好的等效性。又由于交流試驗設備的容量與試驗頻率成正比，用此試驗方法可以在很大程度上降低交流耐壓試驗設備的容量，同50Hz工頻耐壓設備容量比較，理論上可降低500倍。但由于結構等其他方面的原因，實際可降低到50～1 00倍，這樣就有利于現場試驗使用。這種耐壓方法的缺陷是被試品電纜在超低頻耐壓與工頻耐壓下的一致性較差，以此試驗方式代替工頻耐壓試驗效率是較低的。而且目前開發的0．1Hz超低頻耐壓試驗設備由于其輸出電壓等級不夠高，無法對試驗電壓等級較高的XLPE電纜進行試驗。目前，這種試驗方法主要還是中低壓XLPE絕緣電纜耐壓試驗的一種選擇方法。

調感式工頻串聯諧振試驗

調感式工頻串聯諧振試驗系統主要原理是利用電抗器的感抗和被試品電纜電容的容抗在50Hz工頻下發生諧振的原理來產生高電壓的。試驗系統的簡化結構如圖1—1所示，圖中Tl為可調自耦變壓器，T2為勵磁變壓器，他們為系統提供了一個可變的工作電壓，T2供給諧振回路功率，并將電源回路與被試品電纜回路隔開，電容c表示被試品電纜電容及其它并聯電容，例如電壓分壓器電容等。電感L代表可變電抗器的電感，調節它的電感量，使其與電容C發生諧振。
圖1—2所示的是諧振系統的等效電路，電感三為電抗器電感，串聯電阻尺表示系統回路的總損耗，則可得：
調感式串聯諧振試驗系統相比與普通升壓變壓器試驗系統，在高電壓、長電纜、大截面的XLPE電纜耐壓試驗方面，具有以下顯著優點：

一、輸出電流波形好。試驗回路僅讓基波電流順利通過，對其他諧波電流相當于是濾波器，濾出了諧波干擾，所以輸出電流基本上是正弦波；

二、自保護性能好。僅當串聯諧振回路滿足諧振條件時，即∞￡=1／∞C時，系統才會輸出高壓，而被試品電纜一旦發生擊穿，相當于電容被短路，回路失諧，高壓立即降落，由于電抗器的電抗限制短路電流，保護試驗裝置不會遭受過電壓與大電流的沖擊，所以不需要在串聯諧振試驗裝置中加球隙或電阻保護，也不需要其它保護方式來保護。

調感式串聯諧振試驗系統的缺點是電感的調節結構比較復雜，不容易提高系統的品質因數，且自動控制差，噪音大，其使用受到限制。串聯諧振試驗裝置有著以下技術優勢：

（1）串聯諧振試驗裝置具有過電壓、過電流、零位啟動、系統失諧（閃絡）、分段電壓輸出、每段電壓獨立預置測試時間、7英寸真彩觸摸屏、實時打印和數據存儲、輸出電路帶接觸器、觸摸輸出線不觸動電停車后的安全性，消除安全隱患。

（2）過電壓，過電流，任意預置時間，標準正弦波輸出，頻率輸出范圍30≤300 Hz，閃絡保護響應快。

（3）寬電壓范圍輸入，寬頻率輸入，50赫茲頻率自適應。發電機、工業電源能正常工作。

（4）全自動的工作模式。

（5）一臺變頻電源可同時控制多臺變頻電源輸出，只需對其中任何一臺進行操作。客戶可以先購買一套小容量的，不足以以后再購買多套并聯使用，JG優惠，使用更靈活。

（6）110 kV及以上等級電纜的容量需求量較大。穆森電氣采用空心電抗器、多串并聯替代方式、需要多少串并聯模式、一人操作、易于拆卸和裝配、隨移動，解決了重量和利用率問題。