绝缘材质耐压谐振耐压装置-中试控股

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绝缘材质耐压谐振耐压装置

时间：2022-11-24

中试控股技术研究院鲁工为您讲解：绝缘材质耐压谐振耐压装置

ZSBP-176kVA/54kV变频串联谐振试验成套装置

| 参考标准：DL/T 474.4-2018

简易读懂：变频串联谐振耐压试验装置可以做什么?
变频串联谐振成套耐压试验装置适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验，主要针对电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管、支柱绝缘子、电抗器、母线、隔离开关、输电线路、发电机、电动机、熔断器、电容器、隔离开关、接触器、配电箱、绝缘材质、变电站系统的交流耐压试验。

中试控股始于1986年 ▪ 30多年专业制造 ▪ 国家电网.南方电网.内蒙电网.入围合格供应商

ZSBP-176kVA/54kV变频串联谐振试验成套装置组成部分：变频电源主机、激励变压器、电抗器、电容分压器、补偿电容器、测试附件组成。适用电压等级：6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV，也可以定制不同的电压等级规格。

如何选择合适的变频串联谐振耐压试验装置？
为了选对规格，请提供以下技术参数
1、电力变压器：电压等级，大容量，试验性质（中性点耐压或全绝缘耐压）单相对地电容量；
2、电力电缆：电压等级，大长度，截面积；
3、发电机、电动机：电压等级（出口电压或称工作电压），试验电压（耐压值）单相对地电容量范围（如0.2-0.55uF等）；
4、开关、绝缘子、PT、CT、绝缘工器具、母线：电压等级（或称工作电压）；试验电压（耐压值）；
5、CVT效验：电压等级或称工作电压，试验电压（耐压值）电容量范围（如0.005-0.02uF）。

第一章产品概述
1、目前在国际和国内已有越来越多的XLPE交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原来的充油油纸绝缘的电力电缆。但在交联电缆投运前的试验手段上由于被试容量大和试验设备的原因，仍沿袭使用直流耐压的试验方法。近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对XLPE 交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。有的研究机构观点认为XLPE 结构具有承储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿。国内一些研究机构认为，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同。直流试验也不能真实模拟运行状态下电缆承受的过电压，并有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺的缺陷。因此，使用非直流的方法对交联电缆进行耐压试验就越来越受到人们的重视。同时，各种大型变压器的交流耐压试验，火力及水力发电机的交流耐压试验也定期进行。这些设备的试验要求的试验设备容量大，，通常情况下采用谐振的方法进行试验，但必须是在工频条件下或等效工频条件下进行。等效工频条件一般采用45—65HZ的频率范围，但是很多试验单位要求30-300HZ试验电源对这类设备进行交流耐压试验。另外还有一种低频设备，0.1HZ的超低频设备耐压仪，他有一个弊端就是电压很难做到很高，在行业里推广使用一直没有得到用户的大面积认可。串联谐振装置的应用很快就得到市场的认可，他是真实模拟运行状态施加电压，能够很快的发现被试设备本身状态情况。
我公司系列串联谐振装置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交联橡塑电力电缆，66kV、110kV、220kV的组合电器（GIS）的变频交流耐压试验，水力和火力发电机或电力变压器等的工频交流耐压试验。其基本原理是采用可调节（30-300HZ）串联谐振试验设备与被试品电容谐振产生交流试验电压。由于电缆的电容量较大，采用传统的工频试验变压器很笨重、庞大、大电流的工作电源现场不易取得，因此一般都采用串联谐振交流耐压试验设备。其输入电源的容量显著降低，重量减轻，便于使用和运输。初期都采用调感式串联谐振设备（50HZ），但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因此现在大多采用变频谐振，可以得到更高的品质因数（Q值），并具有自动调谐、多重保护、以及降低噪音、灵活的组合方式、单件重量轻等优点。
2、串联谐振在电力系统应用中的优点：
1.1、所需电源容量大大降低。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品的电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需要的电源功率只有试验容量的1/Q。
1.2、设备的重量和体积大大的减少。串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和大功率试验变压器，而且，谐振激磁电源只需要试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/5-1/30.
1.3、改善输出电压的波形。谐振电源是谐振式滤波电容，能改善输出电压的波形畸变，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。
1.4、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流，击穿电流相差数百倍。所以串联谐振能有效的找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。
1.5、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且，不会出现任何恢复过电压。
3、该装置主要针35kV及以下电缆等所有电气主设备的交流耐压试验设计制造。电抗器采用多只分开设计，既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求，又能满足象6kV电缆这样的低电压的交流耐压试验要求，具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。
该装置主要由变频电源、激励变压器、电抗器、电容分压器组成。
我公司调频谐振装置主要功能及其技术特点：
1.1、装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能，过压过流保护值可以根据用户需要整定，试品闪络时闪络保护动作并能记下闪络电压值，以供试验分析。
1.2、整个装置单件重量很轻，最大不超过60kg，便于现场使用。
1.3、装置具有多种工作模式，方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。
工作模式为：全自动模式、半自动模式、手动模式、
1.4、能存储，存入的数据编号是数字，方便的帮助用户识别和查找。
1.5、装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，同时液晶大屏幕显示测频和试验频率一致，方便使用者直观了解是否找到谐振点。
1.6、采用了ARM平台技术，可以方便的根据用户需要增减功能和升级，也使得人机交换界面更为人性化。
1.7、技术特点归纳：先进的数字、功率技术；功率器件全部采用的德国英飞凌，日本富士的IGBT智能模块，芯片采用英特尔的原装器件等
4、全套系统的配置用法说明：
1.1、变频电源单独可靠接地。
1.2、激励变压器一般有好几个高压端输出：
用于10kV电缆的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压低一些的电压端，比如2kV；
用于35kV电缆的耐压装置，35kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压较高一点的电压端，比如3-4kV；
用于110kV电缆的耐压装置，110kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压高端比如5-6kV；（110kV变压器）
用于110kV互感器，组合电器，开关等的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压高端比如10--15kV；
1.3、电抗器和分压器：本装置含有自检功能即不带任何被试品情况下可以自谐升压；电抗器必须保证2节以上叠在一起串联起来和分压器组成谐振回路产生高压。被试品的连线一般接在比较重的电抗器顶端，这样不至于被张力拉倒。电抗器使用时，电抗器底部不要放在金属板上面，因为电抗器是个开口磁路，试验时和铁板会产生涡流长时间会烧坏电抗器。
第二章技术参数
（一）ZSBP指生产厂家代码
（二）ZSBP-176kVA/54kV变频谐振试验装置技术指标
1．额定电压：54kV
被试品的：
22kV---满足10kV电缆交流耐压试验；
35kV---满足10kV变压器交流耐压试验；
42kV---满足10kV开关等交流耐压试验；
52kV---满足35kV电缆交流耐压试验；
2．输出电压波形畸变率：<1.0％
3.允许连续工作时间：额定条件下一次性工作60分钟，
4．装置自身品质因数：Q>50
5．火力发电机试验时满负荷下品质因数：Q>10（与负载相关）
6. 水力发电机试验时满负荷下品质因数：Q>10（与负载相关）
7．电缆试验时满负荷下品质因数：Q>30（与负载相关）
8．主变压器试验满负荷时品质因数：Q>30（与负载相关）
9. GIS，开关等试验满负荷时品质因数：Q>50（与负载相关）
10．输入电源： 380/220V
11．频率调节范围：30Hz～300Hz
12．系统测量精度：1.5％±200V
13．装置具有过压、过流、零位启动等保护功能
（三）设备遵循标准
《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 GB50150-2006
《水轮发电机组安装技术规范》 GB/T8564――2003
《高压谐振试验装置》 DL/T 849.6—2004
《电抗器》 GB10229.88
《电力设备预防性试验规程》 DL/T596-1996
《耦合电容器和电容分压器》 IEC358(1990)
（四）设备主要配置及技术参数说明：
1.变频电源1台：
额定功率：15kVA；
输入电压： 380/220V 45～65Hz
输出电压：0～500V可调
输出电压频率：30～300Hz
0.01Hz步进可调
频率不稳定度≤0.02%
输出电流：0～30A
重量：15kg
2.高压谐振电抗器4台：44kVA/22kV
额定工作电压：22kV
额定工作电流：2A
额定电感量：50H
连续工作时间：60min
温升：小于60度
工作频率：30-300Hz
重量：45kg
3.激励变1台：
额定容量： 15kVA
输入电压：500V
输出电压：2KV,4kV，10kV，
4.电容分压器1台：60kV纯电容式
高压电容量：3000pF
分压比：1000:1
工作频率：30～300Hz
误差精度：1.5％±200V
额定电压:60kV
重量：10kg
(五)、供货清单一览表
1、变频电源 15kW 台 1
2、励磁变压器 15kVA 台 1
3、高压电抗器 44kVA/22kV 台 4
4、电容分压器 60/0.003 台 1
5、附件箱含测试线一套套 1
（六）、激励变压器接线用法：
用于10kV电缆的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压低一些的电压端，比如接线找1-2kV的接线端子；
用于35kV电缆的耐压装置，35kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压较高一点的电压端，比如接线找3-4kV的接线端子；
用于110kV电缆的耐压装置，110kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，比如接线找4-6kV的接线端子；
激励变什么情况下用串联和并联，高电压小电流试验一般采用串联，比如变压器，开关，GIS等试验，激励变就要采用高电压的电压端子接线，这时激励变外部端子就要串联使用；低电压大电流试验一般采用并联，比如电缆，发电机等试验，激励变就要采用低电压的电压端子接线，这时激励变外部端子一般就要并联使用。
（七）、注意事项
 激励变使用时，高压尾X必须接地（实物已连接），成套设备的接地均需通过分压器接地端接地，再与试品的地网相连，保证一点接地。
 激励变压器使用时可以串并联使用，联结方法见激励变压器面板提示。
 使用时各根高压导线应拉直腾空（特别是高压硅胶线），以避免对地起晕。
 请严格按照说明书规定的连线方式连接使用,否则将会对该设备造成损坏。
若线路接通后无法找到谐振点而不能升压，则很可能是回路没有接通，则应检查线路是否接通
第三章　设备应用
（一）交联乙烯电缆的交流耐压
激励变压器接线用法：
用于10kV电缆的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压低一些的电压端，比如接线找1-2kV的接线端子；
用于35kV电缆的耐压装置，35kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压较高一点的电压端，比如接线找3-4kV的接线端子；
用于110kV电缆的耐压装置，110kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，比如接线找4-6kV的接线端子；
（二）发电机的交流耐压
激励变压器接线用法：（发电机和电机试验要求大电流高电压才能做上去）
用于10kV发电机的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接3/4kV；
用于20kV发电机的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压较高一点的电压端，比如4/5kV；
用于27.5kV发电机的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压高端比如6/7kV；
（三）变压器等其他被试品的交流耐压
激励变压器接线用法：
用于10kV变压器的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接2kV；
用于35kV变压器的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压较高一点的电压端，比如4kV；
用于110kV变压器的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压高端比如5kV；

ZSBP-176kVA/54kV变频串联谐振试验成套装置：就是做耐压试验的设备，它是为了满足大容量的被试品要求而研发的设备。它是一套组合设备，为了耐压试验能顺利准确地进行，针对不同被试品，串联谐振装置的组件是不同的。所以请务必准确选型，技术部为您量身制定选型方案。

中试控股ZSBP-176kVA/54kV变频串联谐振试验成套装置产品适用性好，实用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企业以及电力工作者信赖的好伙伴。

中试控股践行“精细制造，深耕技术”产出ZSBP-176kVA/54kV变频串联谐振试验成套装置优质产品能够在市场中赢得用户信赖,树立中试控股新形象打下了坚实的根底。

ZSBP-176kVA/54kV变频串联谐振试验成套装置

变频串联谐振设备装置
变频串联谐振主要针对10kV、35kV、110 kV电缆，110kV中性点，110kV开关，GIS的交流耐压试验设计制造。电抗器采用多只分开设计，既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求，又能满足象10kV电缆这样的低电压的交流耐压试验要求，具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。

变频串联谐振适用范围：
1、35kV/400mm2电缆4km的交流耐压试验，电容量≤0.858uF，试验频率30～300Hz，试验电压52kV，试验时间60min。
2、110kV/1200mm2电缆1km的交流耐压试验，电容量≤0.282uF，试验频率30～300Hz，试验电压128kV，试验时间60min。
3、10kV/240mm2电缆6km的交流耐压试验，电容量≤2.06uF，试验频率30～300Hz，试验电压22kV，试验时间5min。
4、110kV/63000kVA中性点的交流耐压试验，电容量≤0.02uF，试验频率45～65Hz，试验电压80kV，试验时间1min。
5、110kV开关，GIS的交流耐压试验，试验频率30～300Hz，试验电压不超过265kV，试验时间1min。

变频串联谐振生产厂家中试控股是专业从事变电站电力试验测试设备和输电线路检测设备的研究、开发、生产和销售于一体的高新技术企业。30年专注变频串联谐振生产，是承装（修、试）高压电力试验设备制造商，同时有承装（修、试）高压电力试验培训、承接高压电力试验项目等高压电力服务，购买变频串联谐振，联系中试控股。

中试控股是一家电力检测试验设备厂家，串联谐振试验装置是主营设备，有着30年的研发经验。中试控股生产的串联谐振试验装置广泛应用于聚乙烯交联电力电缆交流耐压试验、GIS交流耐压试验、大容量高电压的电容性试品的交接和预防性试验、大型变压器感应耐压试验等领域。
中试控股串联谐振试验装置分为调频式和调感式。一般是由变频电源、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式；分压器并联在被试品上，用于测量被试品上的谐振电压，并作过压保护信号。
在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC=XL，电路中的电压u与电流i的相位相同，电路呈现电阻性，这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。
中试控股生产的串联谐振试验装置主要有以下几款设备：
中试控股研发生产的串联谐振试验装置有着以下技术优势：
（1）中试控股串联谐振试验装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）、分段电压输出、各段电压独立预置试验时间，7寸真彩触摸屏，数据实时打印和保存，输出回路配有接触器，停机后触摸输出线不会触电，杜绝安全隐患。
（2）过压、过流、时间任意预置，标准正弦波输出，频率输出范围为30-300Hz，过压过流、闪络保护响应更快。
（3）宽电压范围输入、宽频率输入50Hz频率自适应，发电机、工业供电均可正常工作。
（4）工作模式为全自动模式。
（5）一台变频电源可以控制多台变频电源同时输出，只需在其中任意一台上操作，客户可以先购买一套小容量的，不够后期再多购买多套并联使用，价格上优惠，使用也更灵活。
（6）对110kV及以上等级电缆做耐压试，容量需求比较大，中试控股采用空心电抗器，多台串并联的替代模式，需要多少容量就串并多少台，一人操作，拆装方便，随搬随走，解决了重量和利用率等问题。

中试控股生产的串联谐振试验装置适用于10kV、35kV、110kV、220kV、500kV的聚己烯交联电力电缆交流耐压试验，GIS （全封闭绝缘变电站）交流耐压试验，大容量、高电压的电容性试品的交接和预防性试验，大型变压器、发电机组工频耐压试验、电力变压器感应耐压试验。
中试控股专注电力检测设备的研发及生产，串联谐振试验装置也随着科技发展不断改良技术，更新换代，中试控股人秉承着“让高压试验更简单”的理念不断努力前行，越做越好！

在研究各种谐振电路时，常常涉及到电路的品质因素Q值的问题，那末什么是Q值呢？下面我们作详细的论述。

1是一串联谐振电路，它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。此电路的复数阻抗Z为三个元件的复数阻抗之和。

上式电阻R是复数的实部，感抗与容抗之差是复数的虚部，虚部我们称之为电抗用X表示， ω是外加信号的角频率。

当X=0时，电路处于谐振状态，此时感抗和容抗相互抵消了，即式⑴中的虚部为零，于是电路中的阻抗最小。因此电流最大，电路此时是一个纯电阻性负载电路，电路中的电压与电流同相。电路在谐振时容抗等于感抗，所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等，

曲线如图2所示。这里有三条曲线，对应三个不同的Q值，其中有Q1》Q2》Q3。从图中可看出当外加信号频率ω偏离电路的谐振频率ω0时， I/I0均小于1。Q值越高在一定的频偏下电流下降得越快，其谐振曲线越尖锐。也就是说电路的选择性是由电路的品质因素Q所决定的，Q值越高选择性越好。

在电力系统交接预防性试验中,交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度的最严格、最有效和最直接的试验方法之一,它对判断电力设备能否继续运行具有决定性的意义,也是保证设备绝缘水平,避免发生绝缘事故的重要手段。通常交流耐压试验设备有2种,即交流试验变压器和串联谐振试验装置。对高压大电容量设备进行交流耐压试验时,试验变压器容量要求非常大,试验设备笨重,而应用串联谐振原理可以利用电压及容量小得多的设备产生所需的试验电压,满足试验要求。

1.串联谐振耐压试验的原理和优点
串联谐振试验装置可以利用谐振电抗器的电感与容性被试设备发生串联谐振,在被试品上获得所需的高电压。串联谐振的基本原理如图1所示。
当回路发生串联谐振时,X1=Xc,Uc=U/RXc=U/RXL。其中XL为回路感抗,Xc为回路弯抗,U为励磁电压,Uc为试品承受电压。设谐振回路的品质因数为Q,则Uc=QU,即被试品上获得的电压为励磁电压的Q倍,被试品上获得的容量也为试验电源容量的Q倍,就实现了用低电压小容量试验变压器对大容量试品进行交流耐压试验的目的。

调谐的方法主要有调感式和调频式。调感式采用可调节铁芯气隙的电抗器,通过调节铁芯气隙改变电感量,使回路处于工频谐振状态。其缺点是噪音大、机械结构复杂,设备笨重,重量达数吨以上,搬运困难。调频式采用固定电感电抗器,通过调节激励电源的频率使试验回路达到谐振状态。其特点是体积小、重量轻,品质因素高,使用方便,在现场试验中已逐步取代调感式。

a)串联谐振是谐振式电流滤波电路,能改善电源电压波形畸变,获得很好的正弦电压波形,有效防止谐波尖峰对被试品的伤害。

b)在串联谐振状态,当被试品的绝缘薄弱点被击穿时,回路立即失谐,试品承受的电压迅速下降为试验电压的数十分之一,流过击穿点的电流也迅速下降,大大降低了被试设备被损伤的危险,而避免了采用试验变压器方式做耐压试验时试品击穿后的电流立即大幅上升,对试品产生严重破坏。

c)励磁变压器的容量及电压仅有试品试验电压和容量的1/Q,试验设备体积更小,重量更轻,非常有利于现场试验。

2.串联谐振试验装置的应用

2?1在电缆试验中的应用

城乡电网中电缆的大量使用,其故障时有发生。为保证交联电缆的安全运行,国家电网中试控股对电缆交接和预防性试验做出了新的规定,用交流耐压试验替代原来的直流耐压试验,以避免直流试验的累积效应对电缆造成损伤。

国际大电网会议(CIGRE)21?09工作组的建议导则提出高压挤包绝缘电缆的现场试验采用谐振试验系统,频率范围为30~300 Hz。并在1997年发表的题为“高压橡塑电缆系统敷设后的试验”的总结报告中明确指出以下3条。

a)由于直流电场强度按电阻率分布,而电阻率受温度等影响较大,同时耐压试验过程中,终端头的外部闪络引起的行波可能造成绝缘损坏。

b)直流耐压试验在很高电压下,难以检出相间的绝缘缺陷。

c)直流电压本身容易在电缆内部集起空间电荷,引起电缆附件沿绝缘闪络,因波过程还会产生过电压,这些现象迭加在一起,使局部电场增强,容易形成绝缘弱点,在试验过程中可能导致绝缘击穿,并可能在运行中引起事故。

很多电缆在交接试验中按GB50150-91标准进行直流耐压试验顺利进行,但投运不久就发生绝缘击穿事故,正常运行的电缆被直流耐压试验损坏的情况也时有发生。交流耐压试验因其电场分布符合运行实际情况,故对电缆的试验最为有效。通常交流电力电缆的电容量较大,试验电流也很大,调感式设备的体积将非常巨大并且电感调节也很困难,而调频式装置则灵活性更强,更易于实现。因此,电缆现场交流耐压试验多利用变频谐振试验设备。IEC517和GB7674也认可30~300 Hz交流电压可等效于工频电压,但耐压时间应进行频率修正。