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電力技術
ZSDJS-9535高壓電纜介損儀（電科院）
時間：2022-09-24
中試控股技術研究院魯工為您講解：ZSDJS-9535高壓電纜介損儀（電科院）
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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：ZSDJS-9535 高壓電纜介損測試儀
ZSDJS-9535高壓電纜介損測試儀主要針對大容量和高電壓容性設備，如高壓電機、高壓套管的出廠試驗、高壓電纜等，在采用外部大功率試驗變壓器或串聯諧振等外部加壓設備加壓的環境下，進行介損測試。儀器分為手持終端和測試主機兩部分。手持終端與測試主機之間采用2.4G無線通訊方式。可做正接法測試和反接法測試，正接法和反接法的電流測量量程均可達到2uA-15A的超寬范圍。外施高壓不同頻率可自適應測量，范圍可達30Hz-300Hz。
介質損耗試驗的目的：是通過測量介質損耗因數來判斷設備絕緣性能。
ZSDJS-9535高壓電纜介損測試儀主要針對大容量和高電壓容性設備，如高壓電機，高壓套管的出廠試驗，高壓電纜等，在采用外部大功率試驗變壓器或串聯諧振等外部加壓設備加壓的環境下，進行介損測試。儀器分為手持終端和測試主機兩部分。手持終端與測試主機之間采用2.4G無線通訊方式。可做正接法測試和反接法測試，正接法和反接法的電流測量量程均可達到2uA-15A的超寬范圍。外施高壓不同頻率可自適應測量，范圍可達30Hz-300Hz。
介質損耗試驗的目的是通過測量介質損耗因數來判斷設備絕緣性能。一般使用西林電橋、電流比較型電橋、M型介質試驗器等儀器進行試驗。
ZSDJS-9535高壓電纜介損測試儀特點
1、7寸彩色液晶顯示工業級電容屏
儀器采用高端電容式觸摸7寸彩色液晶顯示屏，超大顯示界面所有操作步驟中文菜單顯示，每一步都清晰明了。
2、超寬電流量程
正接法和反接法電流測量量程都可以達到20uA-15A的超寬范圍，更大電流可定制。
3、超寬頻率范圍
外施高壓頻率可達30Hz-300Hz的超寬范圍，自適應測量。
4、各種高電壓可定制
外施高壓電壓能夠滿足各種高電壓環境，可根據用戶需求定制。
5、光纖高壓通訊
測試主機高壓采樣與低壓采樣之間采用工業級光纖通訊模塊，在兼顧高低壓之間絕緣性能的同時又能最大程度保障測試數據的精度。
6、獨立手持操作終端
手持終端與測試主機完全隔離采用2.4G無線通訊，整個測試過程中用戶只需在手持終端上操作即可，最大程度保障操作人員的人身安全。
7、鋰電池供電
手持終端、測試主機低壓端、測試主機高壓端，都采用鋰電池供電，充滿電可連續工作8小時以上。
8、U盤存儲
本機存儲的數據可以通過USB接口保存至U盤中。
ZSDJS-9535高壓電纜介損測試儀工作原理
在交流電壓作用下，電介質要消耗部分電能，這部分電能將轉變為熱能產生損耗。這種能量損耗叫做電介質的損耗。當電介質上施加交流電壓時，電介質中的電壓和電流間成在相角差ψ，ψ的余角δ稱為介質損耗角，δ的正切tgδ稱為介質損耗角正切。tgδ值是用來衡量電介質損耗的參數。儀器測量線路包括一標準回路（Cn）和一被試回路(Cx)，如圖2—1所示。標準回路由內置高穩定度標準電容器與測量線路組成，被試回路由被試品和測量線路組成。測量線路由取樣電阻與前置放大器和A/D轉換器組成。通過測量電路分別測得標準回路電流與被試回路電流幅值及其相位差，再由數字信號處理器運用數字化實時采集方法，通過矢量運算得出試品的電容值和介質損耗正切值。
三主要技術參數
1、使用條件 -15℃∽40℃ RH＜80%
2、標準電容 tgδ: <0.005% Cn: 99.78PF
耐壓電壓: 40KV
3、分辨率 介損tgδ: 0.001%
電容量Cx: 0.001pF
頻率f：0.001Hz
4、精度 介損△tgδ:±(讀數*1.0%+0.040%)
電容量△C x :±(讀數*1.0%+1.00PF)
頻率 △f:±(讀數*1.0%+0.10Hz)
5、測量范圍 介損tgδ 無限制
電流I 20uA ≤ I ≤ 15A
電壓HV 1KV ≤ HV ≤ 40KV
頻率 f 30Hz≤ f ≤ 300Hz
6、手持終端鋰電池 7800mAh鋰電池
7、充電器 DC12.6V 3000mA
8、顯示方式 7寸800*480彩色液晶顯示屏
9操作方式 工業級電容觸摸屏
10、手持終端尺寸(mm) 270(L)×160(W)×65(H)
11、測試主機尺寸(mm) 300(L)×300(W)×600(H)
12、存儲器大小 200 組 支持U盤數據存儲
13、重量（手持終端） 1.5Kg
14、重量（測試主機） 23Kg
本文主要分析了變壓器套管的常見故障以及引起故障的主要原因，我們一起來看下。
1.繞組的主絕緣和匝間絕緣故障
變壓器繞組的主絕緣和匝間絕緣是容易發生故障的部位。其主要原因是：由于長期過負荷運行，或散熱條件差，或使用年限長，使變壓器繞組絕緣老化脆裂，抗電強度大大降低；變壓器多次受短路沖擊，使繞組受力變形，隱藏著絕緣缺陷，一旦遇有電壓波動就有可能將絕緣擊穿；變壓器油中進水，使絕緣強度大大降低而不能承受允許的電壓，造成絕緣擊穿；在高壓繞組加強段處或低壓繞組部位，因統包絕緣膨脹，使油道阻塞，影響散熱，使繞組絕緣由于過熱而老化，發生擊穿短路；由于防雷設施不完善，在大氣過電壓作用下，發生絕緣擊穿。
2.引線絕緣故障
變壓器引線通過變壓器套管內腔引出與外部電路相連，引線是靠套管支撐和絕緣的。由于套管上端帽罩（將軍帽）封閉不嚴而進水，引線主絕緣受潮而擊穿，或變壓器嚴重缺油使油箱內引線暴露在空氣中，造成內部閃絡，都會在引線處發生故障。
3.鐵芯絕緣故障
變壓器鐵芯由硅鋼片疊裝而成，硅鋼片之間有絕緣漆膜。由于硅鋼片緊固不好，使漆膜破壞產生渦流而發生局部過熱。同理，夾緊鐵芯的穿芯螺絲、壓鐵等部件，若絕緣破壞，也會發生過熱現象。此外，若變壓器內殘留有鐵屑或焊渣，使鐵芯兩點或多點接地，都會造成鐵芯故障。
4.變壓器套管閃絡和爆炸
變壓器高壓側（110kV及以上）一般使用電容套管，由于瓷質不良故而有沙眼或裂紋；電容芯子制造上有缺陷，內部有游離放電；套管密封不好，有漏油現象；套管積垢嚴重等，都可能發生閃絡和爆炸。
5.分接開關故障
變壓器分接開關是變壓器常見故障部位之一。分接開關分無載調壓和有載調壓兩種，常見故障的原因是：
1）無載分接開關：由于長時間靠壓力接觸，會出現彈簧壓力不足，滾輪壓力不均，使分接開關連接部分的有效接觸面積減小，以及連接處接觸部分鍍銀磨損脫落，引起分接開關在運行中發熱損壞；分接開關接觸不良，引出線連接和焊接不良，經受不住短路電流的沖擊而造成分接開關被短路電流燒壞而發生故障；由于管理不善，調亂了分接頭或工作大意造成分接開關事故。
2）有載分接開關：帶有載分接開關的變壓器，分接開關的油箱與變壓器油箱一般是互不相通的。若分接開關油箱發生嚴重缺油，則分接開關在切換中會發生短路故障，使分接開關燒壞。
在套管大修中，抽真空不徹底，使屏間殘存空氣，運行后在高電場作用下，發生局部放電，甚至導致絕緣層擊穿，造成事故。
高壓介損試驗
2.1 做額定電壓下介損的必要性
（1）常規10kV試驗方法存在的問題
目前，在電氣試驗中主要都是通過10kV下的介損試驗測量（tanδ）的大小來發現設備的缺陷。可是，10kV的試驗電壓遠低于設備的運行電壓，不能真實反映設備運行時的狀況。良好的絕緣在允許的電壓范圍內，無論電壓上升或下降，其介損值均無明顯變化。但現場試驗數據顯示，不同絕緣介質設備的介質損耗（tanδ）值會隨著電壓的升高而變大或變小。所以在設備運行電壓下做介質損耗測試才能真實反映設備的絕緣情況。
2.2 額定電壓下做高壓介損的升壓方式
裝置概述
通常進行高壓介損測量時都是采用工頻試驗變壓器升壓的方式來得到試驗高壓。試驗時需要電源控制箱、高壓試驗變壓器、高于標準電容高壓介損電橋等設備。當試驗設備容量較大且電壓很高時，要求電源的輸出功率很大，所以電源部分的設備十分的笨重，對現場試驗造成很多的不便。利用串聯諧振方式升壓就可以成倍地降低對輸入電源功率的要求。只要我們適當地選擇串聯回路的參數，就能使諧振頻率在工頻范圍內，滿足介損測量的要求。
1） 高壓介損測試儀主機
能實現現場多點測試、自動升壓、自動畫出介損-電壓曲線。它集高壓介損電橋和變頻電源于一體。只需外部配置勵磁變壓器、高壓標準電容器、諧振電抗器、補償電容器就可以實現高壓介損的測試。
測量時試驗電壓先連續升壓測量、后再連續降壓，自動完成被試設備電容量、tgδ、試驗電壓值的多點連續測量、并顯示、繪制相應曲線。同時還可實現數據的存儲、打印、USB接口輸出。又具有裝置體積小重量輕，適合現場使用。
2） 勵磁變壓器
利用變頻串聯諧振裝置工作原理 通過調頻控制器提供供電電源，試驗電壓由勵磁變壓器經過初步升壓后，使高電壓加在電抗器L和被試品CX上，通過改變調頻控制器的輸出頻率，使回路處于串聯諧振狀態；調節變頻控制器的輸出電壓，使試品上高壓達到所需要的電壓值。
3） 諧振電抗器
通過調節變頻控制器的輸出頻率，使得回路中的電抗器電感L和試器電容C發生串聯諧振。既是感抗等于容抗，來減少勵磁變壓器的容量。，諧振電壓即為試品上所加電壓。
4） 高壓標準電容器
因為被試品所加電壓高，采用外接標準電容器是為了保護儀器和人身安全。
5） 補償電容器
回路的諧振頻率取決于被試品電容CX和電抗器的電感L，諧振頻率。裝置試驗頻率是采用接近工頻的交流電壓，通過補償電容器來改變試驗的總電容量，使諧振頻率在45Hz-55Hz范圍內，近似工頻保證了試驗結果的可靠性和真實性。
6） 測量原理
系統由可調頻、調幅的正弦波變頻電源，經由勵磁變壓器、高壓諧振電抗器于電容器諧振，產生高壓電源，施加于標準電容器和被試設備上。將兩者低壓側的電流信號輸入高壓介損測試儀，采樣低壓側信號，根據電橋原理，運用計算機的數據處理能力，實現高電壓下電氣設備介質損耗等參數的自動化、數字化測量，并顯示輸出被試品的電容量和介損測量值并繪制測量曲線。
2.3 額定電壓下反接線做高壓介損
反接線做高壓介損的必要性
由于高壓隔離技術的局限性，通常對接地試品在額定電壓下的介損試驗只能采用正接法，這樣現場設備必須打開接地刀閘，給現場操作帶來繁瑣和不安全性。
反接線（對接地試品）測量原理及特點
外加獨立的高壓端采樣系統，并通過光纖將高壓側電流信號高精度傳送到介損電橋，實現額定電壓下的反接線測試功能，測量橋體仍然處于低電位。
2.4 成套設備主要技術指標
成套設備介紹
要滿足能夠實現同時正接線二通道介質損耗測量和反接線二通道介質損耗測量，各單元之間通過標準接線實現整套裝置的連接。為了能在500kV變電站準確測量，裝置具應有良好的抗干擾性能。
1）高壓介損測試儀
測量范圍：介損測量范圍：0-100.00%，分辨率：0.001%，額定輸出電壓：0-160V，額定輸出電流：19A，輸出波形：正弦波。
2）變頻電源技術參數
輸出電壓：0-160V，最大輸出電流30A，額定輸出功率：不小于5kW。輸出波形：正弦波，波形畸變<2%，輸出頻率：30-300Hz，頻率調節細度0.1Hz，不穩定度<0.05%。
3)諧振電抗器 （干式）
共4臺，串聯使用。額定容量：10 Kvar，額定電壓：40kV，額定電流：0.25A，額定電感：600H，工作頻率范圍：30-300Hz。額定條件下工作時間：15min。
4）勵磁變壓器
額定容量：5 Kvar，額定輸入電壓：0-160V，額定輸入電流：0-30A，額定輸出電壓：10000V，額定輸出電流：0.5A。
5)補償電容器
額定電容：2000 pF，額定電壓：160kV，工作頻率范圍：30-300Hz。額定條件下工作時間：15min。
6）標準電容器
以SYL160-100為例
額定工作電壓：160kV，電容器實測值誤差不大于±0.5%，與標稱值誤差不大于±0.3%。電容器內充FS6氣體，在20℃時，壓力為0.4+0.1Mpa
測量原理
測量儀(原理見圖4-1)中由可變頻、調幅的低壓電源,勵磁變壓器,高壓電抗器組成的內置高壓試驗電源SR與試品電容CX、標準電容CN串聯諧振,信號采集部分將兩者的低壓側信號輸入高壓介損測試儀,再根據電橋原理,運用計算機的數據處理能力,實現高電壓下電氣設備介質損耗等參數的自動化、數字化測量后傳至顯示控制部分,顯示出被試品的電容量、介損測量值和測量曲線。
其中測量系統的兩套高速采樣電路對標準側和試品側取樣得到的正弦信號實時同步高速采樣,得到兩組幾萬個數據,通過計算分別得出標準側、被試側的電流信號幅值及有、無功分量,進而得出試品的介損及電容量。這種測量方法在測試波形畸變時也不影響測量精度,所用SF6標準電容器容值穩定。每次測量前儀器均自校以補償元器件漂移引起的系統誤差。
測量系統構成
系統以51系列單片機為核心協調各部分工作（見圖4-3）。從高壓端隔離取樣的電壓和電流信號分別經濾波放大后，同時進入各自采樣保持的A/D，選擇的12位A/D轉換器位數和器件滿足了測量精度要求，系統的性價比高。為了保證電壓和電流信號同時采樣，兩片AD芯片共用一個采樣控制信號。
試驗目的
通過在額定電壓下測量tanδ發現一系列絕緣缺陷，如絕緣整體受潮、老化、絕緣氣隙放電等。
介質損耗試驗的目的
介質損耗試驗的目的是通過測量介質損耗因數來判斷設備絕緣性能。一般使用西林電橋、電流比較型電橋、M型介質試驗器等儀器進行試驗。
測量介質損耗因數在預防性試驗中是*的項目。因為電氣設備介質損耗因數太大，會使設備絕緣在交流電壓作用下，許多能量以熱的形式損耗，產生的熱量將升高電氣設備絕緣的溫度，使絕緣老化，甚至造成絕緣熱擊穿。
絕緣能力的下降直接反映為介質損耗因數的增大。進一步就可以分析絕緣下降的原因，如：絕緣受潮、絕緣油受污染、老化變質等等。
所以，在出廠試驗時要進行介質損耗的試驗，運行中的電氣設備亦要進行此種試驗。測量介質損耗的同時，也能得到試品的電容量。電容量的明顯變化，反映了多個電容中的一個或幾個發生短路、斷路。
擴展資料
在交流電壓作用下，電介質要消耗部分電能，這部分電能將轉變為熱能產生損耗。這種能量電介質的損耗。
當電介質上施加交流電壓時，電介質中的電壓和電流間存在相角差Ψ，Ψ的余角δ稱為介質損耗角，δ的正切tgδ稱為介質損耗角正切。
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