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耐压试验设备（电科院）

时间：2022-11-24

中试控股技术研究院鲁工为您讲解：耐压试验设备（电科院）

ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置

| 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-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置组成部分：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）。

ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置

适用范围
1、满足100MVA/35kV以下变压器交流耐压试验，电容≤0.025uF,试验频率45~65Hz,试验电压U≤72kV。试验时间：1分钟
2、满足35kV/300横截电缆3000米的交流耐压试验，电容≤0.6Uf,试验频率30~300Hz,试验电压U≤52kV。试验时间：1小时

系统技术规范及性能
4.1 系统技术参数
4.1.1 额定输出电压： 0～108kV
4.1.2 谐振电压波型：正弦波，波形畸变率＜1.0%
4.1.3 最大被试品电流； 2.5A 7.5A
4.1.4 最大试验容量： 405kVA
4.1.5 输出频率： 30～300Hz
4.1.6 工作时间：满功率输出下，连续工作时间60min
4.1.7 品质因素： 30～90
4.1.8 输入工作电源：三相380V±5%，50Hz
4.1.9 环境温度：－15℃～+40℃
4.1.10 相对湿度：＜90RH%，无凝露状况
4.1.11 海拔高度：＜5000m
4.2 系统的性能特点
4.2.1 充分利用我公司在电子测量技术和电磁兼容方面的优势，完全自主开发设计和生产该套设备所有组成部分包括：变频电源、激励变压器、浇注式高压电抗器和高精度电容分压器。
4.2.2 具备手动/自动模式、大屏幕显示、试验参数设置，并具有自动计时及操作提示功能。
4.2.3 具备多项保护功能，如：过压、过流保护、放电保护、失谐保护等。

装置容量确定
设备装置容量设计为405KVA/108kV，分6节电抗器，电抗器单节为27KV/2.5A/52H组合使用能满足上述被试品的试验要求。
六、主要部件的技术规范及性能
1、变频控制电源25KW 1台
a) 变频控制电源采用高压耐压试验专用变频电源,采用一体化设计,控制电源本体具备调频、调压、控制、保护等功能。
b) 额定输出容量: 25KW
c) 工作电源: 交流220V/380V、50Hz 。两种电源都可使用
d) 输出电压: 0～500V可调。
e) 输出电压不稳定度≤0.05%
f) 最大输出电流: 50A
g) 输出波形:正弦波, 波形畸变率:≤0.5%
h) 频率调节范围: 30～300Hz
频率调节分辨率: 0.001 Hz
i) 连续运行时间: 大于1小时
j) 噪声水平:≤ 60dB
k) 变频电源采用高性能专用微机控制电压、频率调节
l) 变频电源配备专用引线和插头与其他设备进行连接。
m) 保护：具有过压、过流、过热、放电保护功能。
n) 具备手动试验/自动试验两种模式。
具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率、励磁电流、励磁电压、试验时间等。
具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能及各种数据打印功能。
O) 重量： 25Kg
2、励磁变压器25KVA 1台
a) 额定容量: 25KVA
b) 输入电压: 500V
c) 输出电压： 2KV ；4KV；
d) 工作频率范围： 30～300Hz
e) 连续运行时间: 大于1小时
f) 电压比测量误差: 小于1%
g) 结构：采用干式结构,绝缘耐热等级H级,满足干式变压器国家规范要求；
高﹑低压绕组间和铁芯设静电屏蔽,既作为励磁变,又是隔离变；
内置过电压保护,防止击穿反击。
h) 重量： 90Kg ;
3、高压电抗器 67.5/27 6台
a) 额定容量： 67.5KVA
b) 额定电压： 27KV
c) 额定电流： 2.5A
e) 品质因素： Q≥30
f) 结构：干式；
g) 重量： 70Kg/台
h) 连续运行时间：≥ 1小时
4、电容分压器 110/0.001 UF 1台
a) 额定电压： 110KV
b) 工作频率： 30～300Hz
c) 分压比： 1000：1
d) 分压比误差： ≤1%,
e) 测量精度：交流有效值1.0级
f) 介质损耗： tgδ≤0.5% ;
g) 重量： 30Kg
h)高﹑低压臂的电容采用一致的介质结构,温度系数小,角位移小,在30-300HZ内分压比不变。

基本配置
1、变频电源 25KW 台 1
2、励磁变压器 25KVA 台 1
3、高压电抗器 67.5/27(27KV/2.5A) 台 6
4、电容分压器 110/0.001UF(110KV) 台 1
5、附件箱含测试线一套套 1

ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置：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-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置产品适用性好，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。

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ZSBP-405kVA/108kV变频串联谐振耐压试验装置

串联谐振在试验时需要注意些什么

串联谐振试验需注意以下几点：
1、试验时,试验相接高压源,高压引线需采用专用无晕引线,非试验相连同GIS外壳接地；
2、试验必须保证各气室SF6气体在额定压力下,并且充气压4小时后气体含量在合格范围内,GIS处于可运行状态,确认无误后方能试验；
3、试验加压前,确保GIS内的电压互感器拆除,电压互感器可以一起加压,但试验谐振频率必须大于100Hz、CT二次短路,避雷器连接处应断开；
4、试验电压在输出套管加入,套管芯子接高压源,套管金属法兰接系统专用地线；
5、试验时,试验系统各部件之间、试验系统与GIS壳体之间必须采用专用接地线,切不可利用现场接地排代替试验系统与GIS外壳之间的地线连接；
6、注意试验系统与现场电网之间采用一点连接,接地点必须位于分压器与试品之间的连线上。为了保证电缆安全可靠运行，有关的标准对电缆的各种试验做了明确的规定。主要试验项目包括：测量绝缘电阻、直流耐压和泄漏电流、交流耐压试验。其中测量绝缘电阻主要是检验电缆绝缘是否老化、受潮以及耐压试验中暴露的绝缘缺陷。直流耐压和泄漏电流试验是同步进行的，其目的是发现绝缘中的缺陷。但是近年来国内外的试验和运行经验证明：直流耐压试验不能有效地发现交联电缆中的绝缘缺陷，甚至造成电缆的绝缘隐患。所以现在的国标要求电力电缆要做交流耐压试验。

电力电缆串联谐振试验解决方案

电力电缆在投运前按《GB 50150-2016电气装置安装工程电气设备交接试验标准》进行试验。在试验前要充分的了解电力电缆的型号、长度和等级，这样才能初步估算电力电缆耐压的频率(注：L—电感，H;C—电力电缆电容量(见表2)和分压器电容量)和电流 I=2π f0 Cx U0 × 10 -6A(注：I—被试品电容电流，A ;f0—电源频率， Hz;Cx—被试品电容量，μF;U0—试验电压有效值即试验电压，V)。才能确定需要多少节电抗及是否需要带补偿电容。因为我们电力电缆耐压整套设备有10节电抗(每节电抗额定电压27kV)，1节补偿电容，估算出来后，也方便我们更高效的完成工作任务。

一般耐压谐振的在回路频率时，回路产生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为系统品质因素，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。先通过调节变频电源的输出频率使回路发生谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。

一般我们进行电力电缆交流耐压，开始是采取串联谐振的方式进行试验。串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品的电容实现串联谐振。试验工作过程是：根据前面粗略估算出的电流，当电流大于电抗额定电流时，我们就需要采用并联电抗，防止电抗器过负荷，长时间耐压损坏电抗器。当电流小于电抗额定电压是，就不需要并联电抗器。根据前面粗略估算的频率，看是否需要补偿电容。我们的变频操作箱是有自动或手动寻找频率，根据谐振时被试电缆上的电压找到谐振点，然后观察频率是否与我们估算的是否一致再确定是否需要补偿电容。确定好之后就可以开始试验，试验电压及时间。试验结束之后要对电缆充分的放电。串联谐振试验方法具有所需的电源容量小, 变压器电压等级需求低等优点,降低了现场进行特高压容性设备耐压试验对试验设备的要求,是现场试验过程中普遍采用的对电缆,开关,CT 等容性设备进行交流耐压的试验方法。现场一般采用变频的方式进行串联谐振试验,由于在改变电源频率时高压端电压会发生较大的不可控的变化,为了试验的安全 ,在试验时先在低压下将试验频率调节到谐振频率,然后再按照相关要求升高试验电压。随着串联谐振的广泛应用 ,生产串联谐振试验装置的厂家越来越多,试验装置的频率调节能力越来越强,现有的串联谐振装置在试验时基本能调节到完全谐振的状态。在串联谐振交流耐压试验时,往往采用电容分压器直接在高压端测量试验电压值,这种方法对测量设备的电压等级要求比较高 ,在需要精确测量时采用;此外, 有时候还会采用在最低一节电抗器高压端与地之间并联电容分压器的方法,以所测得的电压乘以串联电抗器的节数得到试验电压 ,本文把这种方法称为测量中间电压法 ,在现场试验中,电抗器及高压电晕损耗、试验仪器频率调节能力、电容分压器电容、试验变压器出口电抗以及试验回路杂散电容等因素会导致采用这种方法测量的电压与实际的试验电压之间出现偏差。

迄今,国内外在现场串联谐振试验的试验设备参数配合等方面开展一系列的研究,对于现场采用的这几种测量方法的测量误差,一直未有相关的研究公布。本文主要结合现场试验的经验,以三节电抗器串联为例,分析了测量中间电压法的误差情况,以确定现场采用这种测量方法的可靠性 ,为现场试验提供参考。

测量中间电压法的原理

中间电压法是在忽略各种因素对谐振频率以及测量电压的影响下,所采用的间接测量电压方法。在按照这种方法计算时,假定试验回路的谐振角频率以及试验电压满足以下方程。

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在现场试验时,由于电抗器本身的损耗、高压端的电晕损耗、分压器电容量以及谐振程度等因素的影响,采用测量中间电压法进行的现场试验其试验频率与测量的试验电压与理想状态下的谐振频率和测量电压不同。

测量中间电压法误差分析

为了分析各种因素对测量结果的影响,本文以三节电抗器串联为例,对试验的谐振频率以及测量电压分别建立了相应的电气模型,如下图所示。图中,为便于分析,将试验时高压端电晕电阻与高压引线及试品电容之间的并联支路,等效为串联支路,故试品两端电压为等效串联支路两端电压。其中涉及到的参量包括各电抗器电阻 R L 、各电抗器电抗 L 、电容分压器电容C m 、电容分压器测量电压U m 、试验谐振角频率 ω、电抗器级数 n、试验电压测量值U 0m ,高压端电晕等效电阻 R Y 、试品等效电容 C 0 以及试验电压真实值U 0 。