隔离开关耐压谐振装置-中试控股

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隔离开关耐压谐振装置

时间：2022-11-24

中试控股技术研究院鲁工为您讲解：隔离开关耐压谐振装置

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。

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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。

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ZSBP-176kVA/54kV变频串联谐振试验成套装置

串联谐振试验装置并不便宜，低电压等级的需要一两万元一套，高电压等级的甚至需要四五万乃至七八上十万，因此在使用的过程中，需要格外注意，来提升设备的寿命，如果一般保养得当，设备可以用十年以上，可以完全将其价值体现出来。因此电力工作者在工作中，需要注意的方向有很多。
首选，电力工作者在使用设备的过程中，一定要严格按照设备的正常使用方法来使用，需要正确的接线，同时设备使用过程中，需要根据被试验设备的电压等级来，不能测试超过设备本身电压等级的设备，这样不仅不能得出可靠的数据，而且还会对设备的寿命造成不利影响，容易造成设备损坏。
其次，由于该设备体积比较大，重量也比较中，在移动的过程中，需要轻拿轻放，避免外力造成的损伤。设备由于内部有非常多的电子元器件，因此在平时存放的时候，需要找干燥的地点存放，避免设备受潮，如果设备受潮后需要放晾晒一段时间，再投入使用，这样能有效避免设备短路。
串联谐振试验装置由于JG比较高，因此在使用和平时存放的过程中，需要注意的问题很多，只有注意到这些问题，才能有效的提高设备的使用寿命，让其物超所值。变压器和高压开关在长期的使用过程中，不可避免会产生绝缘老化现象，为了检测其老化程度，或者变压器和高压开关出厂的时候需要检验其品质，都需要对其进行交流耐压试验，模拟高压环境来得出变压器和高压开关的绝缘耐压属性，进而判断其能否胜任工作，而现在一般都是使用变频串联谐振装置来进行相关的试验的，试验之前，非常重要的一个环节就是进行正确的接线工作，因此本文就简单介绍使用串联谐振装置进行变压器和高压开关的交流耐压试验接线方案。
接线方案如图：
电力工作者在实际的检测工作中，需要根据不同的电压等级来分别接线，同时需要做好接地工作，本文主要以变频串联谐振装置为试验仪器，在试验前需要先熟读装置的说明书，熟悉操作方法然后进行试验。在电力电缆、变压器、高压开关等电气设备的生产过程中，由于生产设备或者人为的因素，总会有一些电气设备出厂之时并不能严格达到出厂的标准，但是仅凭肉眼根本无法判断。如果这些问题电气设备流入市场甚至被安装到了电力输电设备上，会对输电安全造成严重的影响。
因此在出厂之前利用技术手段来模拟实际的用电环境对这这些电缆进行交流耐压试验就必不可少了，而串联谐振设备就是主要针对电缆、变压器、高压开关等电气设备交流耐压制造，可以有效的检测出这些电气设备的交流耐压数据，及时剔除不合格的产品。
那么串联谐振设备的组成和原理是什么样子的呢？
串联谐振是指在电阻、电感和电容的串联电路中，电路两端电流和电压出现同相位现象，串联谐振条件是电压与电流同相，谐振频率为

串联联谐振特点为总电阻抗值小，同时电源电压一定时，电流大，同时电路呈电阻性，电容或电感上的电压可能高于电源上的电压。
而串联谐振设备正是利用了这一特点，串联谐振设备一般由变频电源、高压电抗器、激励变压器、电容分压器及若干连接线、支架等附件组成。
利用调谐电感与负荷电容使之产生工频串联谐振，以获得工频试验电压的设备由变频电源、励磁变压器、电抗器、补偿电容及分压器组成。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；调频功率输出经激励变压器耦合给串联谐振回路，提供串联谐振的激励功率。
串联谐振在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压与其中电流位相一般是不同的。如果我们调节电路元件（L或C）的参数或电源频率，可以使它们位相相同，整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下，电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。
在实际串联谐振设备在工作之时，主要是利用激励变压器来激发串联谐振回路，同时调节变频控制器的输入频率，使回路电感L和试品C串联谐振，谐振得到的电压即为加到被试品上的极限电压。
但是在实际操作中，因为每个被试品的能够承受的极限电压并不相同，一般在试验之前需要选择合适的串联谐振设备，一般10/35/110kV的电缆，以及110kV变压器和母线以及高压开关均可使用串联谐振设备进行检测，但是必须调整好电压以免被误击穿，影响测试结果和人员的安全。
得到了被试品的极限电压，再和被试品出厂时需要的极限电压进行对比，如果没有达到出厂合格标准的，即为次品必须回厂重新生产，因此通过这种方法就可以得到合格的电气产品。
近年来随着我国电力改造的不断升级以及全社会用电量的稳步回升，电力电缆的检测行为越来越多，而变频串联谐振设备又在电力电缆检测中扮演着非常重要的地位，那么在变频串联谐振耐压试验装置使用的时候应该注意哪些问题呢？

首先关于人员方面，由于变频串联谐振设备属于高压设备，参与试验人员为了安全起见，不得少于两人，而且人员在操作设备之前必须熟读设备的使用说明书，做到设备该如何使用了然于胸，同时操作设备的人员必须持证上岗，而且必须按照国家相关标准和规定进行操作，不可马虎大意。
其次关于场地方面，必须选择远离居民区、空旷安全的场地，下雨天不可在户外进行试验，试验开始后不得让无关人员随意接近变频串联谐振设备。
关于接线方面，变频串联谐振试验设备谐振电抗器、分压器、励磁变压器等应该尽量靠近被试验的电缆以求尽量让接线比较短，同时应该做好接地准备，接地线也应该尽量短。
由于变频串联谐振属于高压电器设备，在使用的时候一定要注意使用人员的安全，注意到以上这些事项可以减少使用的风险。在很多时候，如果想测试电缆厂生产的新电缆是否合格，或者在输电线路铺设新电缆之前，都需要对电缆进行交流耐压试验，来模拟电缆在日后的工作中面临的高电压和高电流，用来判断电缆是否能胜任工作。此时一般来说，可以使用变频串联谐振装置来进行该项试验，由于变频串联谐振装置比较灵活多变，通过简单的调节电抗器就可以改变电压大小，因此很受电力工作者欢迎。但是由于变频串联谐振装置的组成设备比较多，主机、电抗器、激励变等，接线比较麻烦，因此中试控股电力在本文就简单介绍使用变频串联谐振装置进行电缆交流耐压试验的接线方案。
在电力行业中，经常需对电力设备的绝缘耐压属性进行相应的测试，而变频串联谐振装置就是比较符合这些实验要求的设备，变频串联谐振装置一般由变频控制电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器组成，该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。本文就简单介绍变频串联谐振装置在电力系统中应用的优点。
1、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。