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220kV電纜耐壓試驗裝置

時間：2023-05-08

中試控股技術研究院魯工為您講解：220kV電纜耐壓試驗裝置

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

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。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。

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ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置主要技術參數
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60min；過壓1.1倍1分鐘
11.溫升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K
12.保護功能：過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能
13.環境溫度：－20℃-55℃
14.相對濕度：≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米
ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置主要功能及特征
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。
特點：

設備的重量和體積大大減少。串聯諧振裝置中，省去了笨重的大功率調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，中試控股使得系統重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10-1/30。

有效改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

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，而用并聯諧振或者試驗變壓器做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數百倍。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。

串聯諧振試驗前有什么條件？
試驗前條件分析
當我們拿到試驗之后，我們要分析試驗的主體是什么，比如：電力電纜、變壓器、GIS組合器還是母線等等，針對不同的內容所施加的電壓不一樣，像同樣是變壓器，中性點接地和不接地的電壓等級就不同，而且接線也不同，電壓和容量直接影響串聯諧振試驗裝置的配置方案，所說的配置方案也就是連接方式，串聯方式、怎么串聯以及串聯幾個等等。
要想達到串聯諧振的條件是當容抗等于感抗時，即可產生諧振的條件。
串聯諧振試驗中控制逆變器的方法有調幅控制和脈沖調頻控制兩種。脈沖頻率調制方法實現起來比較簡單，可以在下面兩種情況下使用。
1 )如果負載對工作頻率范圍沒有嚴格限制,這時頻率必須跟蹤,但相位差可以存在而不處于諧振工作狀態。
2 )如果負載的Q值較高,或者功率調節范圍不是很大,則較小的頻率偏差就可以達到調功的要求。

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置容量驗證

裝置容量定為44kVA，分兩節電抗器，電抗器單節為22kVA1A

試驗時設備組合方式

組合方式

被試品對象電抗器選擇

（22kVA/22kV兩節）激勵變壓器

輸出端選擇試驗電壓(kV)

10kV/300mm2電纜1km 使用電抗器兩節并聯 1.5kV ≤22kV

10kV開關等電氣設備使用電抗器兩節串聯 3kV ≤42kV

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）。

什么是串聯諧振？
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；

但經過長期的研究，采用工頻耐壓的方式相對于直流耐壓穩定性，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，為了達到這一目的，基本通過變頻串聯諧振來實現測量。
變頻串聯諧振，“變頻”在串聯諧振電路中，通過調整可變的頻率范圍產生諧振條件，“串聯”是指在整個電路中的鏈接方式，串聯時，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諧振試驗裝置。

早期檢測電纜絕緣強度和絕緣狀況的技術手段通常采用直流耐壓手段，該項技術雖然具有試驗容量低、試驗效果直觀等優點，但其試驗機理不是模擬高壓電氣設備運行狀況，并且對電纜造成潛在的運行危害，對于交聯聚乙烯電力電纜(XLPE)采用直流耐壓技術所存在的弊端主要表現在以下幾個方面:

(1)由于直流電壓施加于電纜絕緣上時所形成的電場分布與交流電場不同，所以直流耐壓試驗不能真實反映被試電纜在運行狀態下的過電壓能力。

(2)研究表明，基于 XLPE 電纜結構的特點，其具有存積單極性殘余電荷的能力，在直流電場作用后，存積的殘余電荷若不能有效的釋放掉，投運后疊加在直流殘余電荷上的交流電壓峰值可能致使電纜發生擊穿。

(3)在對 XLPE 電纜進行直流耐壓試驗時，由于空間電荷效應的作用，施加于被試電纜絕緣上的電場強度可比電纜絕緣工作電場強度高十幾倍，即便通過了直流耐壓試驗，被試電纜的絕緣也將受到嚴重的損傷。

(4)XLPE 電纜致命的一個弱點使絕緣內易產生水樹枝，一旦產生水樹枝，在直流電壓下會迅速轉變為電樹枝，并形成放電，加速了絕緣劣化，以致于運行后在工頻電壓作用下形成擊穿。

串聯諧振基本原理

變頻串聯諧振的等效性經國內外研究已經得到了普遍的認可，并得到了廣泛的推廣應用。變頻串聯諧振耐壓試驗方法是通過合理配置試驗回路中的電容器、電抗器，并改變試驗系統的試驗頻率(范圍30 － 300HZ)，人為造成試驗回路諧振，使試品上的電流大部分為容性電流與感性電流相減后電流，試品消耗的功率僅接近電源有功功率，從而有效降低

試驗電源容量，試驗設備重量大大減輕。

串聯諧振電源在電力系統應用的優點

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置具有如下優點(特點):

(1)所需的試驗電源的容量較小。依據串聯諧振原理，被試品上的試驗電壓為電源電壓的 Q 倍(Q為品質因數，一般大于 30)，即品質因數 Q 越高，所需試驗電源的容量越小。

(2)成套設備靈活、輕便。由于試驗裝置的諧振電抗器可以根據需要采用串并聯方式使用，單體設備可以做的輕便靈活，單體重量可以大大減輕，適合于流動現場的使用。

(3)輸出電壓的波形良好。由于諧振電抗器 L與被試品 Cx 構成的高壓諧振回路是一個良好的濾波回路，因此，被試品 Cx 上獲得的電壓波形為良好的正弦波。

(4)對被試品的破壞作用小。當被試品的絕緣薄弱部位被擊穿時，諧振回路將失去諧振條件，高壓回路和低壓回路的電流會快速減小，可防止大的短路電流對擊穿點的過分燒蝕，使被試品受到的損傷降到最低。

(5)防止恢復過電壓的產生，試品發生擊穿時，因處于諧振狀態，高電壓隨即消失，電弧瞬間熄滅，由于恢復電壓的再建立過程很長，從而防止任何恢復過電壓。

由于諧振電路具有良好的選擇性，在通信與電子技術中得到了廣泛的應用。比如，串聯諧振時電感電壓或電容電壓大于激勵電壓的現象，在無線電通信技術領域獲得了有效的應用，例如當無線電廣播或電視接收機調諧在某個頻率或頻帶上時，就可使該頻率或頻帶內的信號特別增強，而把其他頻率或頻帶內的信號濾去，這種性能即稱為諧振電路的選擇性。所以研究串聯諧振耐壓試驗裝置有重要的意義，下面就以中試控股諧振耐壓試驗裝置為例來分析耐壓試驗裝置的結構。