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電力技術

絕緣材質耐壓諧振裝置

時間：2022-11-24

中試控股技術研究院魯工為您講解：絕緣材質耐壓諧振裝置

ZSBP-176kVA/54kV變頻串聯(lián)諧振試驗成套裝置

| 參考標準：DL/T 474.4-2018

簡易讀懂：變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置可以做什么?
變頻串聯(lián)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(fā)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(tǒng)的交流耐壓試驗。

中試控股始于1986年 ? 30多年專業(yè)制造 ? 國家電網(wǎng).南方電網(wǎng).內蒙電網(wǎng).入圍合格供應商

ZSBP-176kVA/54kV變頻串聯(lián)諧振試驗成套裝置組成部分：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(guī)格。

如何選擇合適的變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置？
為了選對規(guī)格，請?zhí)峁┮韵录夹g參數(shù)
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(fā)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）。

第一章產品概述
1、目前在國際和國內已有越來越多的XLPE交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜替代原來的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯(lián)電纜投運前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。近年來國際、國內的很多研究機構的研究成果表明直流試驗對XLPE 交聯(lián)聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究機構觀點認為XLPE 結構具有承儲積累單極性殘余電荷的能力，當在直流試驗后，如不能有效的釋放直流殘余電荷，投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發(fā)生擊穿。國內一些研究機構認為，交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中，由于空間電荷效應，絕緣中的實際電場強度可比電纜絕緣的工作電場強度高達11倍。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發(fā)生擊穿，也會引起絕緣的嚴重損傷。其次，由于施加的直流電壓場強分布與運行的交流電壓場強分布不同。直流試驗也不能真實模擬運行狀態(tài)下電纜承受的過電壓，并有效的發(fā)現(xiàn)電纜及電纜接頭本身和施工工藝的缺陷。因此，使用非直流的方法對交聯(lián)電纜進行耐壓試驗就越來越受到人們的重視。同時，各種大型變壓器的交流耐壓試驗，火力及水力發(fā)電機的交流耐壓試驗也定期進行。這些設備的試驗要求的試驗設備容量大，，通常情況下采用諧振的方法進行試驗，但必須是在工頻條件下或等效工頻條件下進行。等效工頻條件一般采用45—65HZ的頻率范圍，但是很多試驗單位要求30-300HZ試驗電源對這類設備進行交流耐壓試驗。另外還有一種低頻設備，0.1HZ的超低頻設備耐壓儀，他有一個弊端就是電壓很難做到很高，在行業(yè)里推廣使用一直沒有得到用戶的大面積認可。串聯(lián)諧振裝置的應用很快就得到市場的認可，他是真實模擬運行狀態(tài)施加電壓，能夠很快的發(fā)現(xiàn)被試設備本身狀態(tài)情況。
我公司系列串聯(lián)諧振裝置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交聯(lián)橡塑電力電纜，66kV、110kV、220kV的組合電器（GIS）的變頻交流耐壓試驗，水力和火力發(fā)電機或電力變壓器等的工頻交流耐壓試驗。其基本原理是采用可調節(jié)（30-300HZ）串聯(lián)諧振試驗設備與被試品電容諧振產生交流試驗電壓。由于電纜的電容量較大，采用傳統(tǒng)的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、大電流的工作電源現(xiàn)場不易取得，因此一般都采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗設備。其輸入電源的容量顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期都采用調感式串聯(lián)諧振設備（50HZ），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現(xiàn)在大多采用變頻諧振，可以得到更高的品質因數(shù)（Q值），并具有自動調諧、多重保護、以及降低噪音、靈活的組合方式、單件重量輕等優(yōu)點。
2、串聯(lián)諧振在電力系統(tǒng)應用中的優(yōu)點：
1.1、所需電源容量大大降低。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品的電容諧振產生高電壓和大電流的，在整個系統(tǒng)中，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此，試驗所需要的電源功率只有試驗容量的1/Q。
1.2、設備的重量和體積大大的減少。串聯(lián)諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調壓裝置和大功率試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需要試驗容量的1/Q，使得系統(tǒng)重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/5-1/30.
1.3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電容，能改善輸出電壓的波形畸變，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。
1.4、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，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。而并聯(lián)諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流，擊穿電流相差數(shù)百倍。所以串聯(lián)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。
1.5、不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。試品發(fā)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(xiàn)任何恢復過電壓。
3、該裝置主要針35kV及以下電纜等所有電氣主設備的交流耐壓試驗設計制造。電抗器采用多只分開設計，既可滿足高電壓、小電流的設備試驗條件要求，又能滿足象6kV電纜這樣的低電壓的交流耐壓試驗要求，具有較寬的適用范圍，是地、市、縣級高壓試驗部門及電力安裝、修試工程單位理想的耐壓設備。
該裝置主要由變頻電源、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器組成。
我公司調頻諧振裝置主要功能及其技術特點：
1.1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據(jù)用戶需要整定，試品閃絡時閃絡保護動作并能記下閃絡電壓值，以供試驗分析。
1.2、整個裝置單件重量很輕，最大不超過60kg，便于現(xiàn)場使用。
1.3、裝置具有多種工作模式，方便用戶根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇，提高試驗速度。
工作模式為：全自動模式、半自動模式、手動模式、
1.4、能存儲，存入的數(shù)據(jù)編號是數(shù)字，方便的幫助用戶識別和查找。
1.5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規(guī)定范圍內任意設定，同時液晶大屏幕顯示測頻和試驗頻率一致，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。
1.6、采用了ARM平臺技術，可以方便的根據(jù)用戶需要增減功能和升級，也使得人機交換界面更為人性化。
1.7、技術特點歸納：先進的數(shù)字、功率技術；功率器件全部采用的德國英飛凌，日本富士的IGBT智能模塊，芯片采用英特爾的原裝器件等
4、全套系統(tǒng)的配置用法說明：
1.1、變頻電源單獨可靠接地。
1.2、激勵變壓器一般有好幾個高壓端輸出：
用于10kV電纜的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓低一些的電壓端，比如2kV；
用于35kV電纜的耐壓裝置，35kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如3-4kV；
用于110kV電纜的耐壓裝置，110kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如5-6kV；（110kV變壓器）
用于110kV互感器，組合電器，開關等的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如10--15kV；
1.3、電抗器和分壓器：本裝置含有自檢功能即不帶任何被試品情況下可以自諧升壓；電抗器必須保證2節(jié)以上疊在一起串聯(lián)起來和分壓器組成諧振回路產生高壓。被試品的連線一般接在比較重的電抗器頂端，這樣不至于被張力拉倒。電抗器使用時，電抗器底部不要放在金屬板上面，因為電抗器是個開口磁路，試驗時和鐵板會產生渦流長時間會燒壞電抗器。
第二章技術參數(shù)
（一）ZSBP指生產廠家代碼
（二）ZSBP-176kVA/54kV變頻諧振試驗裝置技術指標
1．額定電壓：54kV
被試品的：
22kV---滿足10kV電纜交流耐壓試驗；
35kV---滿足10kV變壓器交流耐壓試驗；
42kV---滿足10kV開關等交流耐壓試驗；
52kV---滿足35kV電纜交流耐壓試驗；
2．輸出電壓波形畸變率：<1.0％
3.允許連續(xù)工作時間：額定條件下一次性工作60分鐘，
4．裝置自身品質因數(shù)：Q>50
5．火力發(fā)電機試驗時滿負荷下品質因數(shù)：Q>10（與負載相關）
6. 水力發(fā)電機試驗時滿負荷下品質因數(shù)：Q>10（與負載相關）
7．電纜試驗時滿負荷下品質因數(shù)：Q>30（與負載相關）
8．主變壓器試驗滿負荷時品質因數(shù)：Q>30（與負載相關）
9. GIS，開關等試驗滿負荷時品質因數(shù)：Q>50（與負載相關）
10．輸入電源： 380/220V
11．頻率調節(jié)范圍：30Hz～300Hz
12．系統(tǒng)測量精度：1.5％±200V
13．裝置具有過壓、過流、零位啟動等保護功能
（三）設備遵循標準
《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》 GB50150-2006
《水輪發(fā)電機組安裝技術規(guī)范》 GB/T8564――2003
《高壓諧振試驗裝置》 DL/T 849.6—2004
《電抗器》 GB10229.88
《電力設備預防性試驗規(guī)程》 DL/T596-1996
《耦合電容器和電容分壓器》 IEC358(1990)
（四）設備主要配置及技術參數(shù)說明：
1.變頻電源1臺：
額定功率：15kVA；
輸入電壓： 380/220V 45～65Hz
輸出電壓：0～500V可調
輸出電壓頻率：30～300Hz
0.01Hz步進可調
頻率不穩(wěn)定度≤0.02%
輸出電流：0～30A
重量：15kg
2.高壓諧振電抗器4臺：44kVA/22kV
額定工作電壓：22kV
額定工作電流：2A
額定電感量：50H
連續(xù)工作時間：60min
溫升：小于60度
工作頻率：30-300Hz
重量：45kg
3.激勵變1臺：
額定容量： 15kVA
輸入電壓：500V
輸出電壓：2KV,4kV，10kV，
4.電容分壓器1臺：60kV純電容式
高壓電容量：3000pF
分壓比：1000:1
工作頻率：30～300Hz
誤差精度：1.5％±200V
額定電壓:60kV
重量：10kg
(五)、供貨清單一覽表
1、變頻電源 15kW 臺 1
2、勵磁變壓器 15kVA 臺 1
3、高壓電抗器 44kVA/22kV 臺 4
4、電容分壓器 60/0.003 臺 1
5、附件箱含測試線一套套 1
（六）、激勵變壓器接線用法：
用于10kV電纜的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓低一些的電壓端，比如接線找1-2kV的接線端子；
用于35kV電纜的耐壓裝置，35kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如接線找3-4kV的接線端子；
用于110kV電纜的耐壓裝置，110kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，比如接線找4-6kV的接線端子；
激勵變什么情況下用串聯(lián)和并聯(lián)，高電壓小電流試驗一般采用串聯(lián)，比如變壓器，開關，GIS等試驗，激勵變就要采用高電壓的電壓端子接線，這時激勵變外部端子就要串聯(lián)使用；低電壓大電流試驗一般采用并聯(lián)，比如電纜，發(fā)電機等試驗，激勵變就要采用低電壓的電壓端子接線，這時激勵變外部端子一般就要并聯(lián)使用。
（七）、注意事項
? 激勵變使用時，高壓尾X必須接地（實物已連接），成套設備的接地均需通過分壓器接地端接地，再與試品的地網(wǎng)相連，保證一點接地。
? 激勵變壓器使用時可以串并聯(lián)使用，聯(lián)結方法見激勵變壓器面板提示。
? 使用時各根高壓導線應拉直騰空（特別是高壓硅膠線），以避免對地起暈。
? 請嚴格按照說明書規(guī)定的連線方式連接使用,否則將會對該設備造成損壞。
若線路接通后無法找到諧振點而不能升壓，則很可能是回路沒有接通，則應檢查線路是否接通
第三章　設備應用
（一）交聯(lián)乙烯電纜的交流耐壓
激勵變壓器接線用法：
用于10kV電纜的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓低一些的電壓端，比如接線找1-2kV的接線端子；
用于35kV電纜的耐壓裝置，35kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如接線找3-4kV的接線端子；
用于110kV電纜的耐壓裝置，110kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，比如接線找4-6kV的接線端子；
（二）發(fā)電機的交流耐壓
激勵變壓器接線用法：（發(fā)電機和電機試驗要求大電流高電壓才能做上去）
用于10kV發(fā)電機的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接3/4kV；
用于20kV發(fā)電機的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如4/5kV；
用于27.5kV發(fā)電機的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如6/7kV；
（三）變壓器等其他被試品的交流耐壓
激勵變壓器接線用法：
用于10kV變壓器的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接2kV；
用于35kV變壓器的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如4kV；
用于110kV變壓器的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如5kV；

ZSBP-176kVA/54kV變頻串聯(lián)諧振試驗成套裝置：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(fā)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(lián)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-176kVA/54kV變頻串聯(lián)諧振試驗成套裝置產品適用性好，實用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企業(yè)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-176kVA/54kV變頻串聯(lián)諧振試驗成套裝置優(yōu)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-176kVA/54kV變頻串聯(lián)諧振試驗成套裝置

三、不能升壓到試驗電壓

現(xiàn)象：

1）調諧曲線是一條直線，有較低的尖峰；

2）試驗時一次電壓較高，高壓卻較低，甚至在沒有升到試驗電壓時，一次電壓已經(jīng)到達額定電壓，回路自動降壓；

原因：

1）電抗器與試品電容量不匹配，沒有準確找到諧振點；

2）試品損耗較高，系統(tǒng)Q值太低；

3）勵磁變壓器高壓輸出電壓較低；

4）高壓連接線過長或沒有采用高壓放暈線。

排除方法：

1）將補償電容器并接入試驗回路，加大回路電容量；

2）盡可能將多只電抗器串聯(lián)諧振，提高回路電感量；

3）提高勵磁變壓器的輸出電壓；

4）干燥處理被試品，提高被試品的絕緣強度，減少回路的有功損耗；

5）一般在設備較高電壓輸出時，采用高壓放暈線，或將普通高壓輸出線改為較短的連線，一般不超過5米。

四、主機找不到諧振點。

原因：

1）系統(tǒng)諧振點在主機的輸出頻率范圍之外;

2）系統(tǒng)接線錯誤;

3）系統(tǒng)未可靠接地;

4）電壓采樣反饋信號開路或連接不可靠;

5）試品有故障。

五、主機復位。

原因：

1）主機供電電源波動;

2）外界強磁場干擾;

3）主機未可靠接地;

六、Q值偏低，即電壓升不上去，或升不高。

原因：

1）試品放電泄漏

2）電抗器磁路受干擾，例如電抗器被放置在磁場屏蔽范圍內。
七、電源跳閘。

原因：諧振系統(tǒng)回路短路。

最后附上常用的串聯(lián)諧振裝置的具體參數(shù)供大家參考：

額定輸出電壓：0～800kV（AC有效值）及其以下

1、輸出頻率：20～300Hz

2、諧振電壓波形：純正弦波,波形畸變率＜1.0%

3、最大試驗容量：1000kVA及其以下

4、工作制：滿功率輸出下,一次連續(xù)工作時間15min

5、品質因數(shù)：30～90

6、頻率調節(jié)靈敏度：0.1Hz,不穩(wěn)定度＜0.05%

7、工作電源：380/220V±15%/50Hz±5%

串聯(lián)諧振設備試驗裝置主要針6KV、10kV、35kV、110kV、220KV、以及500kV及以下電力的電纜，GIS和SF6開關，主變壓器、母線，發(fā)電機，套管，互感器等所有電氣主設備的交流耐壓試驗。該裝置部件較多，結構較為復雜，容易出現(xiàn)以下故障：
一、風扇不能啟動：

1）急停、故障保護、失諧保護后，沒有按“故障復位”；

2）內部溫度過高，功率元件熱保護；
排除方法：關斷儀器電源，將儀器靜置30分鐘左右，重新開啟電源，按儀器面板上的“復位”鍵，再啟動儀器。

二、自動調諧不能完成，找不到諧振點：

現(xiàn)象：

調諧曲線完全是一條直線，調諧完成后儀器提示沒有諧振點.
原因：

回路接地不好，試驗回路接線錯誤，裝置某一儀器開路

排除方法：

1）檢查接地裝置可靠，接地連接線是否有斷開點；

2）檢查勵磁變壓器的高低壓線圈的通斷；（低壓繞組阻值兩組A1X1和A2X2;高壓繞組阻值每個輸出端對高壓尾）

3）檢查每一只電抗器的通斷；(每個繞組阻值)

4）檢查分壓器的信號線的通斷；（電容量）

5）檢查分壓器的高低壓電容臂的通斷；（1孔對芯，2孔對外殼分別導通；1孔對2孔斷開）

6）裝置自身升壓時沒有諧振點，還需要檢查補償電容器的通斷；