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電力技術

隔離開關諧振耐壓試驗裝置

時間：2022-11-24

中試控股技術研究院魯工為您講解：隔離開關諧振耐壓試驗裝置

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

串聯諧振失諧解決辦法
串聯諧振失諧我們首先要分析，是怎么原因造成，比如電纜，如果是電纜被擊穿造成，那么，這種就必須修復電纜之后再試驗，其次，檢查是否是安全距離過近，隨著串聯諧振裝置的諧振電壓升高，安全距離過近會產生放電，放電達到一定程度也會使串聯諧振也會失諧停機，這種情況只需要簡單處理一下即可。
串聯諧振常見的失諧基本就是以上兩種，當然還有不確定的因數，遇到這種問題我們要停機檢查，分析，不要盲目的送電。
串聯諧振的相關知識
一、定義
在電阻、電感及電容所組成的串聯電路內，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的相位相同，電路呈現純電阻性，這種現象叫串聯諧振。當電路發生串聯諧振時，電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。
二、危害性
發生諧振時，由于感抗和容抗相等，所以電感和電容兩端的電壓有效值相等，即：UL=UC。又由于其相位相反，因此這兩個電壓是相互抵消的。在電容或電感的電壓有效值為：UL=UC＝XLI0=ω0LIO=ω0LU/R。式中ω0L/R稱為諧振電路的品質因數，它代表電壓比。即UC/U或UL/U。
品質因數是衡量諧振電路特性的一個重要參數。如電路中電抗越大，電阻越小，則品質因數越高。因此電容或電感上的電壓值將比外加電壓大的多。一般電感、電容諧振電路的品質因數可達幾十甚至幾百。所以串聯諧振又叫電壓諧振。在電力系統中，串聯諧振將會產生高出電網額定電壓數倍的過電壓，對電力設備的安全造成很大危害。
在R-L-C串聯電路中，出現線路端電壓和電流同相位的現象叫串聯諧振。
串聯諧振耐壓試驗裝置的電抗器的配置算法
成套串聯諧振耐壓試驗裝置。對1km規格26/35kV 120 mm2的電纜進行耐壓試驗。該裝置由變頻電源、勵磁變、高壓電抗器、電容分壓器(電容量1000pF)、高壓補償電容器等組成。
根據試驗標準確定試驗電壓，并根據試驗電壓考慮串聯諧振耐壓試驗裝置電抗器的組配：
由CB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準可知26/35kV交聯電纜交接時交流耐壓試驗電壓為2U0=2 x 26=52kV，由于XZKY-30/1.9/65電抗器額定電壓為30kV,單臺不能滿足52kV的試驗電壓要求,就需要此型號兩臺電抗器串聯使用則有:2 x 30k V=60kV>52kV,則所選電抗器滿足試驗電壓的要求。
變頻串聯諧振的升壓方法

變頻串聯諧振升壓方法有工頻諧振升壓法和變頻諧振升壓法，工頻諧振升壓法主要用于發電機、變壓器和電容式電壓互感器的試驗，變頻諧振升壓法主要用于交聯電纜的試驗。能滿足電纜因長度不同，電容量在較大范圍內變化的要求。
工頻諧振升壓系統是在工頻條件下（現場試驗為50Hz）使得電感和被試品電容諧振，產生工頻高壓。
工頻諧振升壓系統一般采用調節電感感抗的方式在激勵源的作用下使得電抗器和被試品電容諧振，通常稱為調感式；也可以采用在被試品兩端并聯電容器的方式改變被試系統的電容量使得在激勵源的作用下與電抗器諧振，通常稱為調容式；還可以同時改變電抗器的感抗和被試系統的電容量使得系統達到諧振狀態，通常稱為調感調容式。
調感式通常采用調節鐵心電抗器的氣隙的方式，可以連續平滑的調節感抗值，操作比較方便。電容則不能連續的調節，所以現場操作一般使用調感法或調感調容法。
電力系統中，有的類型的試品的的電容量是幾個固定的量，比如CVT，它只有幾個固定的電容值。有的試品是根據試品的容量和電壓等級及其他特征而變化的，比如發電機，變壓器，電纜等。因此，工頻諧振大多分為兩類，一類為電抗器電抗值需要連續可調節的，另一種只需要電抗值在幾個固定值之間選擇的。第一類主要適合發電機和變壓器，第二類主要適合CVT。

電纜進行串聯諧振直流耐壓試驗前先對其驗電并對地充分放電，將電纜兩端所連接設備斷開，試驗時不附帶其他設備;將兩端電纜頭絕緣表面擦干凈，以減少表面泄露電流所引起的誤差，必要時應在電纜頭相間加絕緣擋板。

試驗場地應做好安全措施如安圍欄、警告牌等，檢查接地線、放電棒是否接好。加壓時，應分段逐漸緩慢升電壓以防充電電流過大，并分別在0.25-1.0倍試驗電壓下停留1分鐘后讀取泄漏電流值;最后在試驗電壓下按規定的時間進行耐壓試驗，并在耐壓試驗終了前，再讀取耐壓后的泄漏電流值。

根據電纜類型不同，微安表有不同的接線方式，一般都采取微安表接在高壓側，高壓引線及微安表加屏蔽。對于帶有銅絲網屏蔽層且對地絕緣的電力電纜，也可將微安表串接在被試電纜的地線回路，在微安表兩端并聯一放電開關，測量時將開關拉開，測量后放電前將開關合上，避免放電電流沖擊損壞微安表。

應在高壓側直接測量試驗電壓。因為采用半波整流或倍壓整流時，如采取在低壓側測量電壓換算至高壓側電壓的方法，由于電壓波形和變比誤差以及雜散電流的影響，可能會使高壓試驗電壓幅值產生較大的誤差，故應在高壓側直接測量試驗電壓。

每次串聯諧振試驗完畢，應先降壓，切斷電源。然后對被試電纜用每千伏約80千歐的限流電阻對地放電數次，然后再直接對地放電，放電時間應不少于5分鐘以保證充分放電。

串聯諧振的頻率計算方法
串聯諧振是指被串聯電路部分的電壓和電流達到同相,即電路中電感的感抗和電容的容抗相等,從而使被研究的電路表現出純電阻特性。給定端電壓,最大電流將出現在所研究的電路中,電路中消耗的有功功率也是最大的。

1、諧振的定義:電路中L、C的兩個分量的能量相等。當電路中的一個電抗元件釋放能量時,另一個電抗元件必須吸收相同的能量,也就是說,在兩個電抗元件之間將產生能量脈動。

2、電路必須有電感L和電容C才能產生諧振。

3、對應于共振的頻率是共振頻率,或共振頻率,用F r示

4、串聯諧振電路的條件:當q=qi2xl=i2xc時當XL=XC時,這是R-L-C串聯電路諧振的條件。

串聯諧振（變頻串聯諧振）是耐壓試驗中的一種，它主要針對 10kV-220kV、變電站及線路等所有電氣主設備的交流耐壓試驗。

同樣是耐壓試驗設備的高壓發生器，它們兩者有什么區別嗎？

串聯諧振試驗裝置運用串聯諧振原理, 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和試品電容C發生串聯諧振,諧振電壓即為試品上所加電壓。

而直流高壓發生器和超低頻高壓發生器與串聯諧振不同的是超低頻高壓發生器只能應用于10kV和35kV的電纜，串聯諧振耐壓裝置可使用10-220kV等規格,主變,發電機, CVT,開關等。直流高壓發生器施加的“直流耐壓”;串聯諧振施加的“交流耐壓’。