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電力技術
電纜耐電壓成套試驗設備
時間：2023-02-04
中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜耐電壓成套試驗設備
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。
ZSBP系列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。
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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適用以下電纜的交流耐壓試驗：
電力電纜、控制電纜、補償電纜、屏蔽電纜、高溫電纜、計算機電纜、信號電纜、同軸電纜、耐火電纜、船用電纜、礦用電纜、鋁合金電纜、電器裝備用電線電纜、RVVP表示：銅芯聚氯乙烯絕緣屏蔽聚氯乙烯護套軟電纜電壓300V/300V 2-24芯；
RG表示：物理發泡聚乙烯絕緣接入網電纜用于同軸光纖混合網中傳輸數據模擬信號；
UTP表示：局域網電纜；
KVVP為：聚氯乙烯護套編織屏蔽電纜，SYWV（Y）、SYKV 有線電視、寬帶網專用電纜；
RVV表示：聚氯乙烯絕緣軟電纜；
AVVR表示：聚氯乙烯護套安裝用軟電纜；
RV、RVP表示：聚氯乙烯絕緣電纜；
BV、BVR表示：聚氯乙烯絕緣電纜；
KVV表示：聚氯乙烯絕緣控制電纜等。
選擇合適的試驗頻率范圍是個比較重要的問題。在這方面，就目前國內外的提法來看，總結可分成3類：第1類為較寬頻率范圍30-300Hz、20-300Hz、1-300Hz；第2類為工頻范圍，45-65Hz，45-55Hz；第3類為接近工頻，35-75Hz。
試驗參考
10kv電纜交接試驗耐壓打2.5U0電壓，試驗時間為5min。 GB50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》中18.0.5條表18.0.5規定10kv電纜試驗電壓為（2.5U0），試驗時間為5min（2.5U0時）。 10KV電纜是一般有6/10KV和8.7/10KV兩種，這兩種電纜的U0是不相同的。根據試驗標準6/10KV是施加15KV（6x2.5=15）交流電5分鐘，電纜不擊穿；而8.7/10KV則是施加21.75KV（8.7x2.5=21.75）交流電5分鐘，電纜不擊穿。交流耐壓試驗：電力設備在運行中，絕緣長期受著電場、溫度和機械振動的作用會逐漸發生劣化，其中包括整體劣化和部分劣化，形成缺陷。交流耐壓試驗是鑒定電力設備絕緣強度最有效和最直接的方法，是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保證電力設備安全運行的一種重要手段。
電纜做耐壓試驗怎么做
1、被試電纜兩端設好圍欄并有專人看護。
2、測量電纜相位，確保電纜兩端相位一致。
3、先用5000V兆歐表測量，正常情況下新電纜阻值均在10000MQ以上。多芯電纜應分別測量每一芯線對其它芯線及外皮的絕緣電阻。外護套及內襯層使用500V絕緣電阻測試儀測試其對地電阻。
4、開始打耐壓，每相時間一般為20分鐘。
5、試驗完成后先把電壓降下來再切斷電源放電。
6、用5000v兆歐表再測量一次絕緣，絕緣電阻不應有明顯下降
一般都采用串聯諧振交流耐壓試驗設備。其輸入電源的容量能顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期多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。因此現在大都采用調頻式（30-300Hz）串聯諧振試驗設備，可以得到更高的品質數（Q值），并具有自動調諧、多重保護，以及低噪音、靈活的組合方式（單件重量大為下降）等優點。
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）。
中試控股踐行“精細制造，深耕技術”產出變頻串聯諧振耐壓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。
隨著電子技術的不斷發展，變頻串聯諧振試驗裝置也廣為人知。但是變頻串聯諧振試驗裝置有什么特點?技術參數有哪些?今天我們一起來看一下。
變頻串聯諧振試驗裝置特點
1、大屏幕顯示試驗數據、試驗狀態，并有實時操作步驟提示功能
2、能靈活整定實驗電壓、調頻范圍、加壓時間
3、試驗結果能計算出被試品電容
4、具有計算機通訊接口，便于通訊和試驗數據管理
5、體積小、重量輕、操作方便
6、分辨率高、頻率分辨率為0.001HZ
7、安全可靠高、系統具有過電流、過電壓及放電保護功能，可有效保護人身及設備安全試驗結果可打印可升級造作軟件
變頻串聯諧振試驗裝置技術參數
1、環境溫度：-10～45℃
2、環境濕度：≤90%
3、海拔高度：≤2000M
4、電源輸入：220V±10%單相 50Hz 輸出0～220V(≤10KW)380V±10%三相 50Hz 輸出0～400V
5、額定試驗容量：0～8000KVA(選擇)
6、諧振電壓：0～1000KV(選擇)
7、輸出波形：正弦波
8、頻率調節范圍：0.1～300Hz
9、波形畸變率：≤0.5%
10、系統測量精度：0.5級
11、噪聲：≤60dB
12、頻率調節分頻率：0.01Hz
13、電抗器Q值：30～200(選擇)
14、不穩定度：≤0.05%
諧振即物理的簡諧振動，物體的加速度在跟偏離平衡位置的位移成正比，且總是指向平衡位置的回復力的作用下的振動。其動力學方程式是F=-kx。 諧振的現象是電流增大和電壓減小，越接近諧振中心，電流表電壓表功率表轉動變化快，但是和短路的區別是不會出現零序量。
一種放大形式，一般在高頻或者射頻電路中比較常見。在高頻或者射頻中，諧振放大器一般應用于小信號放大，我們稱作為諧振放大器。
諧振功率放大器的特點
1.采用諧振網絡作負載。
2.一般工作在丙類或乙類狀態。
3.工作頻率和相對通頻帶相差很大。
4.技術指標要求輸出功率大、效率高。
在諧振功放中，為了提高效率，都在丙類工作狀態，或者工作在更高效率的丁類和戊類。在這種情況下，功率管集電極電流為嚴重失真的脈沖序列波形或周期性的開關波形。順便指出，在某些特定情況下，為了滿足對非線性失真的嚴格要求，也有采用甲類或乙類工作的諧振功放。
為實現不失真放大，必須限定輸入信號為單一頻率的高頻正弦波（即載波信號）或者在高頻附近占有很窄頻帶的已調波信號。在這種信號作用下，功率管集電極電流波形為接近余弦的脈沖序列，用傅氏級數將它分解為平均分量Ico，基波分量Iclmcos wt和各次諧波分量之和，輸出濾波匹配網絡取出基本波分量，濾除其它無用分量，就能在負載上獲得不失真的輸出信號。
同理，在功率管輸入端，基極電流也是失真脈沖序列，通過輸入匹配濾波網絡的濾波作用，加到功率管輸入端的為不失真的信號電壓。
與非諧振功放一樣，在特定的偏置條件下，對應于特定大小的輸入信號，功率管有一最佳負載，這時，諧振功放的輸出功率最大，效率也較高。因此，濾波匹配網絡除了濾波作用外，還起到匹配作用，即將輸出負載（往往是非電阻性負載）變換為功率管所需的最佳負載。
諧振放大器的特性
1.負載特性
負載特性是指放大器在VBB、VCC和Ubm不變時，隨R變化的特性
2.基極調制特性
基極調制特性是指放大器在R、VCC和Ubm不變時，隨VBB變化的特性
3.集電極調制特性
集電極調制特性是指放大器在VBB、R和Ubm不變時，隨VCC變化的特性
4.放大特性
放大特性是指放大器在VBB、VCC和R不變時，隨Ubm變化的特性
變頻串聯諧振適合各種大型電力變壓器、電力電纜、汽輪及水輪發電機及其它容性設備的交流耐壓試驗都必須嚴格按試驗規程定期進行。在工頻條件下，由于被試品電容量較大，或者試驗電壓要求較高，對試驗裝置的電源容量相應的也有較高的要求，傳統的工頻耐壓裝置往往單件體積大，重量重，不便于現場搬運，而且不便于任意組合，靈活性較差。
通過以上原理和現場的實際試驗情況，一般變頻串聯諧振試驗裝置試驗中的過電壓發生于兩種情況下，一種是在儀器尋找諧振點，產生諧振電壓的過程中；一種是在升壓到達試驗電壓的情況下。
在通過串聯諧振試驗找到諧振點并升壓到試驗電壓時，如果出現試品耐壓不合格或者現場環境沒發生大的變化等現象，試驗是不會產生過電壓保護或者其他故障。但是由于電網電壓不是恒定的，電源輸入電壓是波動的，那么高壓輸出也是具有一定的波動性，此種情況可能會造成電壓波峰出現過電壓保護。如果出現電源電壓波動，可以調整儀器的過電壓保護，提高過電壓保護設置，我們一般要求過電壓保護設置到電壓保護的1.1倍，此時設置到1.2倍基本沒有問題。
以上為較簡單的問題，但是由于電壓波動造成的過電壓在設置好過電壓保護的情況下是很難出現的。一般變頻串聯諧振試驗裝置的過電壓都會出現在儀器的掃頻階段，也就是找到諧振點的過程中。使用過的人員都知道，變頻串聯諧振試驗裝置找諧振點的過程中，其電壓與頻率的呈現拋物線一樣。系統默認找到高電壓，也就是拋物線的頂點作為諧振點。由于諧振原理中理論可以將低壓電壓諧振到80倍（由于品質因數等關系一般不超過30倍），變頻串聯諧振試驗裝置掃頻時需要的電壓一般為20-50V，通過激勵變后的電壓一般為幾百伏。通過以上原理我們發現，如果我們需要的試品試驗電壓小于系統諧振時諧振點時的電壓，系統可能在自動尋找諧振點時就出現過電壓保護，此時整個變頻串聯諧振試驗裝置是無法及時耐壓，試驗也是無法完成的。
而解決此問題的辦法也相對比較麻煩，變頻串聯諧振試驗裝置不是產生不了試驗電壓，而是諧振電壓高于試驗電壓，而我們知道系統默認諧振電壓是拋物線的頂點，也就是說在拋物線上升到頂點或者頂點下降的過程中，都會有一個點和試驗電壓點是一致的。我們只需要通過試驗變頻串聯諧振的手動試驗，采用手動找頻找到和使用電壓一致的頻率點再耐壓就可以完美解決尋找諧振點過程中的過電壓問題。
變頻串聯諧振試驗裝置發生諧振時，由于感抗和容抗相等，所以電感和電容兩端的電壓有效值相等，即：UL=UC。又由于其相位相反，因此這兩個電壓是相互抵消的。在電容或電感的電壓有效值為：UL=UC=XLI0=ω0LIO=ω0LU/R。式中ω0L/R稱為諧振電路的品質因數，它代表電壓比。即UC/U或UL/U。
品質因數是衡量諧振電路特性的一個重要參數。如電路中電抗越大，電阻越小，則品質因數越高。因此電容或電感上的電壓值將比外加電壓大的多。一般電感、電容諧振電路的品質因數可達幾十甚至幾百。所以變頻串聯諧振試驗裝置又叫電壓諧振。在電力系統中，串聯諧振試驗裝置將會產生高出電網額定電壓數倍的過電壓，對電力設備的安全造成很大危害。
變頻串聯諧振試驗裝置用好對電力等部門的作用是非常巨大的，但如果應用不當造成的危害也是非常大的，因此我們一定要在使用此裝置前了解其正確的使用方法。
串聯諧振試驗裝置主要由變頻控制器，勵磁變壓器，高壓電抗器，高壓分壓器等組成。變頻串聯諧振試驗過程中，勵磁變的容量應大于有功功率P，并在勵磁變最低輸出電壓滿足試驗要求的前提下盡量降低勵磁變的變比，從而相應減小勵磁變原邊的輸入電流。由于被試電纜的電容量較大，若在試驗時試品擊穿或發生高壓引線對地放電，在電纜的接地端處，試驗接地線和控制箱外殼等處，可能會產生暫態過電壓。本設備已在控制箱和主要部件內，采取多重暫態過電壓保護措施，能保證設備的正常工作。
此外，在試驗接地線布置方面還應注意采取下列保護措施：
1、試驗設備(諧振電抗器、分壓器、勵磁變壓器等)應盡量靠近被試電纜頭，減少試驗接地線的長度，即減少接地線的電感量。
2、采用專配的一點接地式試驗接地線組。特別注意試驗接地線應盡可能的短，不要任意延長接地線長度。
3、試驗時操作人員除接觸調諧、調壓絕緣旋鈕外，不要觸及控制箱金屬外殼，否則在高壓側擊穿或放電時，可能有輕微的刺痛感。有條件時，建議操作人員站在橡膠絕緣墊上工作。
4、試驗變壓器有800V、1000V、1500V三個端子，當系統所需高壓小于15kV時選用800V端子，當系統所需高壓大于15kV小于60kV時1000V端子，當系統所需高壓大于60kV時選用1500V端子。
串聯諧振試驗裝置的安全操作準則
ZSBP串聯諧振耐壓裝置主要由變頻控制器，勵磁變壓器，高壓電抗器，高壓分壓器等組成。變頻控制器又分兩大類，20KW及以上為控制臺式，20KW以下為便攜箱式；它由控制器和濾波器組成。變頻控制器主要作用是把幅值和頻率都固定的380V或200V工頻正弦交流電轉變為幅值和頻率可調的正弦波。并為整套設備提供電源。勵磁變壓器的作用是將變頻電源輸出的電壓升到合適的試驗電壓。高壓電抗器L是諧振回路重要部件，當電源頻率等于1/(2π√LCX)時，它與被試品CX發生串聯諧振。
變頻串聯諧振試驗裝置適用于10KV-500KV聚己烯電力電纜交流耐壓試驗。適用于60KV、220KV，500KVGIS交流耐壓試驗。適用于大型變壓器，發電機組工頻耐壓試驗；電力變壓器感應耐壓試驗；接地電阻測量。
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、主機發生故障后，不要自行拆開機箱維修，否則后果自負。
6、不要在高溫、高濕、易燃、易爆和強磁場環境中存放、使用儀器。
7、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。
首先，需要介紹一下串聯諧振的作用。電力系統采用串聯諧振法對高壓大容量電氣設備進行絕緣測試。串聯諧振在實際應用中需要與電容、電感匹配。只有匹配良好，才能產生諧振電壓。那么串聯諧振失諧怎么辦？
相信會有少部分客戶遇到這樣的問題，明明剛才做得好好的，現在就做不了，要理解串聯諧振失諧我們先要了解一下串聯諧振試驗裝置的組成結構，在電容一定的情況下，我們是通過調節電感和頻率讓電路產生諧振條件，串聯諧振失諧必定有某個參數發生變法，比較常見的失諧現象就是，電纜在實施串聯諧振試驗時，電纜發生擊穿，此時，串聯諧振必然失諧，隨即電壓消失。
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