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電力技術
耐壓試驗設備（電科院）
時間：2022-11-24
中試控股技術研究院魯工為您講解：耐壓試驗設備（電科院）
ZSBP-405kVA/108kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
| 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。
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ZSBP-405kVA/108kV變頻串聯諧振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。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）。
ZSBP-405kVA/108kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
適用范圍
1、滿足100MVA/35kV以下變壓器交流耐壓試驗，電容≤0.025uF,試驗頻率45~65Hz,試驗電壓U≤72kV。試驗時間：1分鐘
2、滿足35kV/300橫截電纜3000米的交流耐壓試驗，電容≤0.6Uf,試驗頻率30~300Hz,試驗電壓U≤52kV。試驗時間：1小時
系統技術規范及性能
4.1 系統技術參數
4.1.1 額定輸出電壓： 0～108kV
4.1.2 諧振電壓波型： 正弦波，波形畸變率＜1.0%
4.1.3 最大被試品電流； 2.5A 7.5A
4.1.4 最大試驗容量： 405kVA
4.1.5 輸出頻率： 30～300Hz
4.1.6 工作時間： 滿功率輸出下，連續工作時間60min
4.1.7 品質因素： 30～90
4.1.8 輸入工作電源： 三相380V±5%，50Hz
4.1.9 環境溫度： －15℃～+40℃
4.1.10 相對濕度： ＜90RH%，無凝露狀況
4.1.11 海拔高度： ＜5000m
4.2 系統的性能特點
4.2.1 充分利用我公司在電子測量技術和電磁兼容方面的優勢，完全自主開發設計和生產該套設備所有組成部分包括：變頻電源、激勵變壓器、澆注式高壓電抗器和高精度電容分壓器。
4.2.2 具備手動/自動模式、大屏幕顯示、試驗參數設置，并具有自動計時及操作提示功能。
4.2.3 具備多項保護功能，如：過壓、過流保護、放電保護、失諧保護等。
裝置容量確定
設備裝置容量設計為405KVA/108kV，分6節電抗器，電抗器單節為27KV/2.5A/52H組合使用能滿足上述被試品的試驗要求。
六、主要部件的技術規范及性能
1、變頻控制電源25KW 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: 25KW
c) 工作電源: 交流220V/380V、50Hz 。兩種電源都可使用
d) 輸出電壓: 0～500V可調。
e) 輸出電壓不穩定度≤0.05%
f) 最大輸出電流: 50A
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/自動試驗兩種模式。
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： 25Kg
2、 勵磁變壓器25KVA 1臺
a) 額定容量: 25KVA
b) 輸入電壓: 500V
c) 輸出電壓： 2KV ；4KV；
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： 90Kg ;
3、高壓電抗器 67.5/27 6臺
a) 額定容量： 67.5KVA
b) 額定電壓： 27KV
c) 額定電流： 2.5A
e) 品質因素： Q≥30
f) 結 構： 干式；
g) 重 量： 70Kg/臺
h) 連續運行時間：≥ 1小時
4、 電容分壓器 110/0.001 UF 1臺
a) 額定電壓： 110KV
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： 30Kg
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。
基本配置
1、變頻電源 25KW 臺 1
2、勵磁變壓器 25KVA 臺 1
3、高壓電抗器 67.5/27(27KV/2.5A) 臺 6
4、電容分壓器 110/0.001UF(110KV) 臺 1
5、附件箱 含測試線一套 套 1
ZSBP-405kVA/108kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置：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。
中試控股ZSBP-405kVA/108kV變頻串聯諧振耐壓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-405kVA/108kV變頻串聯諧振耐壓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-405kVA/108kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
串聯諧振在試驗時需要注意些什么串聯諧振試驗需注意以下幾點：
1、試驗時,試驗相接高壓源,高壓引線需采用專用無暈引線,非試驗相連同GIS外殼接地；
2、試驗必須保證各氣室SF6氣體在額定壓力下,并且充氣壓4小時后氣體含量在合格范圍內,GIS處于可運行狀態,確認無誤后方能試驗；
3、試驗加壓前,確保GIS內的電壓互感器拆除,電壓互感器可以一起加壓,但試驗諧振頻率必須大于100Hz、CT二次短路,避雷器連接處應斷開；
4、試驗電壓在輸出套管加入,套管芯子接高壓源,套管金屬法蘭接系統專用地線；
5、試驗時,試驗系統各部件之間、試驗系統與GIS殼體之間必須采用專用接地線,切不可利用現場接地排代替試驗系統與GIS外殼之間的地線連接；
6、注意試驗系統與現場電網之間采用一點連接,接地點必須位于分壓器與試品之間的連線上。為了保證電纜安全可靠運行，有關的標準對電纜的各種試驗做了明確的規定。主要試驗項目包括：測量絕緣電阻、直流耐壓和泄漏電流、交流耐壓試驗。其中測量絕緣電阻主要是檢驗電纜絕緣是否老化、受潮以及耐壓試驗中暴露的絕緣缺陷。直流耐壓和泄漏電流試驗是同步進行的，其目的是發現絕緣中的缺陷。但是近年來國內外的試驗和運行經驗證明：直流耐壓試驗不能有效地發現交聯電纜中的絕緣缺陷，甚至造成電纜的絕緣隱患。所以現在的國標要求電力電纜要做交流耐壓試驗。
電力電纜串聯諧振試驗解決方案
電力電纜在投運前按《GB 50150-2016電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》進行試驗。在試驗前要充分的了解電力電纜的型號、長度和等級，這樣才能初步估算電力電纜耐壓的頻率(注：L—電感，H;C—電力電纜電容量(見表2)和分壓器電容量)和電流 I=2π f0 Cx U0 × 10 -6A(注：I—被試品電容電流，A ;f0—電源頻率， Hz;Cx—被試品電容量，μF;U0—試驗電壓有效值即試驗電壓，V)。才能確定需要多少節電抗及是否需要帶補償電容。因為我們電力電纜耐壓整套設備有10節電抗(每節電抗額定電壓27kV)，1節補償電容，估算出來后，也方便我們更高效的完成工作任務。
一般耐壓諧振的在回路頻率時，回路產生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統品質因素，即電壓諧振倍數，一般為幾十到一百以上。先通過調節變頻電源的輸出頻率使回路發生諧振，再在回路諧振的條件下調節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上產生較高的試驗電壓。
一般我們進行電力電纜交流耐壓，開始是采取串聯諧振的方式進行試驗。串聯諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品的電容實現串聯諧振。試驗工作過程是：根據前面粗略估算出的電流，當電流大于電抗額定電流時，我們就需要采用并聯電抗，防止電抗器過負荷，長時間耐壓損壞電抗器。當電流小于電抗額定電壓是，就不需要并聯電抗器。根據前面粗略估算的頻率，看是否需要補償電容。我們的變頻操作箱是有自動或手動尋找頻率，根據諧振時被試電纜上的電壓找到諧振點，然后觀察頻率是否與我們估算的是否一致再確定是否需要補償電容。確定好之后就可以開始試驗，試驗電壓及時間。試驗結束之后要對電纜充分的放電。串聯諧振試驗方法具有所需的電源容量小, 變壓器電壓等級需求低等優點,降低了現場進行特高壓容性設備耐壓試驗對試驗設備的要求,是現場試驗過程中普遍采用的對電纜,開關,CT 等容性設備進行交流耐壓的試驗方法。現場一般采用變頻的方式進行串聯諧振試驗,由于在改變電源頻率時高壓端電壓會發生較大的不可控的變化,為了試驗的安全 ,在試驗時先在低壓下將試驗頻率調節到諧振頻率,然后再按照相關要求升高試驗電壓。隨著串聯諧振的廣泛應用 ,生產串聯諧振試驗裝置的廠家越來越多,試驗裝置的頻率調節能力越來越強,現有的串聯諧振裝置在試驗時基本能調節到完全諧振的狀態。在串聯諧振交流耐壓試驗時,往往采用電容分壓器直接在高壓端測量試驗電壓值,這種方法對測量設備的電壓等級要求比較高 ,在需要精確測量時采用;此外, 有時候還會采用在最低一節電抗器高壓端與地之間并聯電容分壓器的方法,以所測得的電壓乘以串聯電抗器的節數得到試驗電壓 ,本文把這種方法稱為測量中間電壓法 ,在現場試驗中,電抗器及高壓電暈損耗、試驗儀器頻率調節能力、電容分壓器電容、試驗變壓器出口電抗以及試驗回路雜散電容等因素會導致采用這種方法測量的電壓與實際的試驗電壓之間出現偏差。
迄今,國內外在現場串聯諧振試驗的試驗設備參數配合等方面開展一系列的研究,對于現場采用的這幾種測量方法的測量誤差,一直未有相關的研究公布。本文主要結合現場試驗的經驗,以三節電抗器串聯為例,分析了測量中間電壓法的誤差情況,以確定現場采用這種測量方法的可靠性 ,為現場試驗提供參考。
測量中間電壓法的原理
中間電壓法是在忽略各種因素對諧振頻率以及測量電壓的影響下,所采用的間接測量電壓方法 。在按照這種方法計算時,假定試驗回路的諧振角頻率以及試驗電壓滿足以下方程。
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在現場試驗時,由于電抗器本身的損耗、高壓端的電暈損耗 、分壓器電容量以及諧振程度等因素的影響,采用測量中間電壓法進行的現場試驗其試驗頻率與測量的試驗電壓與理想狀態下的諧振頻率和測量電壓不同。
測量中間電壓法誤差分析
為了分析各種因素對測量結果的影響,本文以三節電抗器串聯為例,對試驗的諧振頻率以及測量電壓分別建立了相應的電氣模型,如下圖所示。圖中,為便于分析,將試驗時高壓端電暈電阻與高壓引線及試品電容之間的并聯支路,等效為串聯支路,故試品兩端電壓為等效串聯支路兩端電壓 。其中涉及到的參量包括各電抗器電阻 R L 、各電抗器電抗 L 、電容分壓器電容C m 、電容分壓器測量電壓U m 、試驗諧振角頻率 ω、電抗器級數 n、試驗電壓測量值U 0m ,高壓端電暈等效電阻 R Y 、試品等效電容 C 0 以及試驗電壓真實值U 0 。
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