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10kv電纜交流耐壓試驗裝置

時間：2023-05-08

中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv電纜交流耐壓試驗裝置

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。

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 。

變壓器出口電抗以及試驗回路雜散電容的影響在試驗時,變壓器出口有一個很小的抗性內阻,高壓引線對地之間有雜散電容存在。變壓器的抗性內阻與電抗器串聯在一起,增加了串聯回路的電抗值,使諧振頻率下降,將使測量值比實際值偏大,由于變壓器的內阻抗相對于試驗回路而言,遠遠小于試驗回路的阻抗值,因此其對試驗的影響可以忽略不計。

高壓引線對地的雜散電容與試品電容并聯在一起 ,相當于增加了試品的電容量,其作用可視作試品電容,因此對測量結果沒影響。

結論

通過本文的分析,說明采用測量中間電壓法,在三節電抗器串聯時,測量電壓與實際加在試品兩端的電壓之間的誤差遠小于相關標準要求的 5%,而且測量電壓值大于試品兩端的電壓,不會導致試品因電壓過高,因此在現場采用測量中間電壓法是可行的。

在含有電容和電感的電路中，如果電容和電感并聯，可能出現在某個很小的時間段內：電容的電壓逐漸升高，而電流卻逐漸減少；與此同時電感的電流卻逐漸增加，電感的電壓卻逐漸降低。而在另一個很小的時間段內：電容的電壓逐漸降低，而電流卻逐漸增加；與此同時電感的電流卻逐漸減少，電感的電壓卻逐漸升高。電壓的增加可以達到一個正的最大值，電壓的降低也可達到一個負的最大值，同樣電流的方向在這個過程中也會發生正負方向的變化，此時我們稱為電路發生電的振蕩。