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電力技術

支柱絕緣子耐受電壓調試裝置

時間：2022-11-24

中試控股技術研究院魯工為您講解：支柱絕緣子耐受電壓調試裝置

ZSBP-176kVA/54kV變頻串聯諧振試驗成套裝置

| 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。

中試控股始于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

ZSBP-176kVA/54kV變頻串聯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格。

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）。

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生擊穿。國內一些研究機構認為，交聯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。交聯聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發生擊穿，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下電纜承受的過電壓，并有效的發現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，在行業里推廣使用一直沒有得到用戶的大面積認可。串聯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施加電壓，能夠很快的發現被試設備本身狀態情況。
我公司系列串聯諧振裝置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交聯橡塑電力電纜，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（30-300HZ）串聯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，采用傳統的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、大電流的工作電源現場不易取得，因此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。因此現在大多采用變頻諧振，可以得到更高的品質因數（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、單件重量輕等優點。
2、串聯諧振在電力系統應用中的優點：
1.1、所需電源容量大大降低。串聯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，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，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。而并聯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，擊穿電流相差數百倍。所以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。
1.5、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。
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、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要整定，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，便于現場使用。
1.3、裝置具有多種工作模式，方便用戶根據現場情況靈活選擇，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，存入的數據編號是數字，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節以上疊在一起串聯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
（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：Q>50
5．火力發電機試驗時滿負荷下品質因數：Q>10（與負載相關）
6. 水力發電機試驗時滿負荷下品質因數：Q>10（與負載相關）
7．電纜試驗時滿負荷下品質因數：Q>30（與負載相關）
8．主變壓器試驗滿負荷時品質因數：Q>30（與負載相關）
9. GIS，開關等試驗滿負荷時品質因數：Q>50（與負載相關）
10．輸入電源： 380/220V
11．頻率調節范圍：30Hz～300Hz
12．系統測量精度：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
《水輪發電機組安裝技術規范》 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和并聯，高電壓小電流試驗一般采用串聯，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使用；低電壓大電流試驗一般采用并聯，比如電纜，發電機等試驗，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，再與試品的地網相連，保證一點接地。
? 激勵變壓器使用時可以串并聯使用，聯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）發電機的交流耐壓
激勵變壓器接線用法：（發電機和電機試驗要求大電流高電壓才能做上去）
用于10kV發電機的耐壓裝置，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變頻串聯諧振試驗成套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。

ZSBP-176kVA/54kV變頻串聯諧振試驗成套裝置

儀器的特點：
1、所需的功率容量大大降低。串聯諧振電源通過待測諧振電抗器和電容器的諧振產生高電壓和大電流。在整個系統中，電源只需要提供系統中的有功功耗。因此，測試所需的功率僅為測試容量的1/Q。
2、設備的重量和體積可以大大增加減少。串聯諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率工頻試驗研究變壓器，而且，諧振激磁電源只需進行試驗數據容量的1/Q，使得信息系統結構重量和體積質量大大提高減少，一般為普通學生試驗檢測裝置的1/10。
3、改善輸出電壓波形。諧振電源是一種諧振濾波電路，可以改善輸出電壓波形的失真，獲得良好的正弦波形，有效地防止樣品的諧波峰值擊穿。
4、防止大短路電流燒壞故障點。在系列諧振狀態下，當測試產品絕緣弱點被刺穿時，電路立即解通，電路電流迅速下降到正常測試電流的1/Q。當在在線振振或實驗變壓器模式下進行抗電壓測試時，與短路電流和過壓電流相比，過通電流會立即上升數十倍。因此，系列共振能有效地發現絕緣缺陷，且無大短路電流燒壞故障點的擔憂。
5、不會有恢復過電壓。當樣品發生故障時，由于失去諧振條件，高壓立即消失，電弧立即熄滅，恢復電壓的恢復過程非常長，因此很容易在再次達到閃絡電壓之前斷開電源。該電壓的恢復過程是一個能量積累的間歇振蕩過程，是一個漫長的過程，不會出現恢復過電壓。
串聯諧振一般分為電纜串聯諧振、發電機串聯諧振和變電站串聯諧振，各有各的用處，大家在使用的時候，需要根據被試品的不同來進行選擇。在電阻、電感及電容所組成的串聯一個電路內，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=XL，電路中的電壓u與電流i的相位進行相同，電路設計呈現一種電阻性，這種社會現象叫串聯諧振。當電路結構發生問題串聯形成諧振時電路的阻抗Z=√R^2 +（XC-XL）^2=R，電路中總阻抗影響最小，電流將達到這個最大值。
系列共振測試設備分為調頻和調諧。它通常由變頻電源、激發變壓器、電阻器和電容電壓分頻器組成。測試產品的電容性與電阻器成系列連接，分頻器與測試產品平行，以測量測試產品上的共振電壓并超壓保護信號。

擴展資料
1、系列共振廣泛應用于電力、冶金、石油、化工等行業，適合大容量、高壓電容試驗和預防性檢測。便攜式變頻系列共振裝置主要用于以下領域：16kv-500kv高壓XLPE電纜交流耐壓試驗。
2、發電機交流耐壓試驗。
3、地理信息系統和SF6開關的交流耐壓試驗。
4、6kV-500kV變壓器的工頻交流耐壓性能試驗。
5、其它高壓設備如母線、套管、變壓器的交流耐壓試驗。在串聯諧振耐壓試驗裝置中，發電機的交流耐壓試驗需要工頻電壓。目前，先導控股公司國家標準將工頻電壓的頻率定義為45 Hz ~ 65 Hz。但在很多測試場合，要求對發電機進行50hz±2hz的交流測試，發電機定子繞組對地電容比較大。目前國內大部分測試單位采用諧振變壓器進行測試。但是諧振變壓器本身比較重，不方便進行現場測試。中試控股電力針對這種情況，設計制造了一種發電機用調頻電感調制串聯諧振耐壓裝置。
本實用主義新型由變頻控制電源、勵磁變壓器、高壓電抗器和電容分壓器組成。并聯分壓器連接在系統測試研究對象上，以測量進行測試數據對象上的諧振工作電壓，并使過電壓保護環境信號的頻率調制技術輸出我們通過勵磁變壓器耦合到串聯諧振電路，以提供信息串聯諧振勵磁功率。試點企業持有相關專業的研發和生產，采用分件設計，大大減少了我國勞動力。

該設備主要用于以下幾個方面：
1、6kV-500kV高壓跨鏈網電纜交流壓力性能測試
2.6kV-500kV變壓器頻率壓力測試
3. gis 和 sf6開關的交流耐壓試驗
4.發電機交流壓力試驗
5.母線、套管、變壓器等其他國家電力系統高壓技術設備的交流耐壓試驗。
整個裝置由變頻電源、勵磁變壓器、電抗器和分壓器組成。
串聯諧振耐壓試驗裝置操作系統中應注意什么
1.應由高壓試驗專業技術人員可以使用。
2、經營者不得少于2名。使用變頻串聯諧振試驗裝置應嚴格遵守機組高壓試驗的安全操作規程。
3、為了保證測試的安全性和正確性，測試工廠的控股公司不僅要熟悉產品規格，還要嚴格按照國家相關標準和程序進行測試。
4、接線方式不能出錯，尤其是接地線不能出錯。不這樣做可能會影響導致出現損壞的測試分析儀器
5.使用時輸出為高壓或超高壓，必須可靠接地，注意操作安全。
6、當開機和回零仍然不能升高時，請長時間按復位按鈕（大約10秒），并使控制箱面板指示燈正常，即除高壓外沒有其他紅燈
7、當電壓大于10V，且未調諧時，系統會自動脫調，以防止對高壓損傷測試產品的共振，甚至對人體造成傷害。
變頻串聯諧振耐壓試驗檢測裝置注意安全事項:
1.中試手持測試設備應由高壓測試專業人員使用。使用前，應仔細閱讀操作說明，并進行反復操作培訓。
2、操作管理人員應不少于2人。使用時應嚴格要求遵守本單位有關高壓試驗的安全生產作業設計規程。
3、為確保測試的安全性和正確性，除熟悉本產品手冊外，測試操作必須嚴格按照國家相關標準和規定進行。
4、每個連接線不能連接錯誤，尤其是地面導線不能連接錯誤。如果不這樣做，可能會對測試單元造成損壞
5、變頻串聯諧振耐壓試驗檢測裝置使用時，輸出的是高電壓或超高工作電壓，必須進行可靠接地，注意自己操作系統安全。
6.當開機歸零后電壓無法升壓時，請長按復位按鈕（約10秒），使控制箱面板上的指示燈正常，即除“高電壓”外沒有其他紅燈，然后開始正常運行。
圖7。當電壓大于10v 并且沒有被調整時，系統會自動失調以防止共振會產生高電壓損壞樣品，甚至對人體造成傷害。

2. 安排試驗接地線應注意的問題
由于被測電纜的電容較大，如果試驗過程中試樣擊穿或高壓引線對地放電，電纜的接地端、試驗接地線和控制箱外殼都可能發生瞬態過電壓。該設備已安裝在控制箱和主要部件中，并采取了多種瞬態過電壓保護措施，以確保設備的正常運行。此外，試驗接地線的布置應采取以下保護措施:
（1）試驗技術設備（諧振控制電抗器、分壓器、勵磁變壓器等）應盡量選擇靠近被試電纜頭，減少環境試驗通過接地線的長度，即減少以及接地線的電感量。
（2）試驗過程中，除了調諧和調壓的絕緣旋鈕外，操作人員不得觸摸控制箱的金屬外殼，否則當高壓側發生故障或放電時，可能會有輕微的刺痛。如果條件允許，建議操作人員在橡膠絕緣墊上工作。
（3）測試變壓器有800V， 1000V、1500V三個終端，當系統要求的高壓小于15kV時，選擇800V終端，當系統要求的高壓大于15kV小于60kV時，當系統要求的高壓大于60kV時，選擇1500V終端。
（4）中試裝置控股公司采用專用一點接地試驗接地線組。要特別注意測試接地線應盡可能短，不要隨意延長接地線的長度。串聯諧振測試設備利用串聯諧振原理，利用勵磁變壓器激勵串聯諧振回路，并調節變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和樣品C串聯諧振，諧振電壓為施加在樣品上的電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛應用于電力、冶金、石油、化工等行業，適用于大容量、高電壓的電容樣品交接和預防性試驗。