中试控股技术研究院鲁工为您讲解：高压电缆交流耐压试验装置

ZSBP-54KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置

10kV/300mm2的电缆，长度1km，电容量≤0.378uF试验频率为30-300Hz,试验电压22kV。
35kV/300mm2的电缆，长度0.5km，电容量≤0.01uF试验频率为30-300Hz,试验电压52kV。

参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频串联谐振耐压试验装置：ZSBP系列变频串联谐振耐压试验装置，中试控股采用调节电源频率的方式，使得电抗器与被试电容器实现谐振，从而在被试品上获得高电压大电流，因其所需电源功率小、设备重量轻体积小在国内外得到了广泛应用，是当前高电压试验的新方法和潮流。

交流耐压试验是电力设备绝缘强度有效和直接的方法，是电力预防性试验的一项重要内容。 此外，由于交流耐压试验电压一般比运行电压高，因此通过试验后，设备有较大的安全裕度，因此交流耐压试验是电力设备安全运行的一种重要手段。一般变频串联谐振试验装置来进行交流耐压试验。  
试验电压的确定交流耐压试验中，关键的问题就是正确选择试验电压的数值，一方面要求能保证绝缘水平，另一方面要考虑因试验电压过高而引起的绝缘劣化。

中试控股系统主要性能及参数
1、电源电压：   220V±10%、50Hz；
  2、额定容量：  54KVA；
  3、输出电压：    54KV， 
  4、输出电流：   1A，2A，
  5、输出电压波形:  正弦波；
6、输出电压波形畸变率: ≤0.5% ；
7、允许连续工作时间：额定输出电流下持续运行时间为60分钟；
  8、输出频率范围:     30～300Hz ；
    9、品质因数:         ≥30
10、系统噪声:       ≤60db
11、系统测量精度:    1.0级
12、频率分辨率:      0.01Hz
13、频率不稳定度:    ≤0.05%  
14、环境温度：       -25℃～ +55℃  
相对湿度:       ≤90%
海拔高度:       ≤2000m
15、具备手动试验/自动调谐/自动试验模式。
16、具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率等。
17、具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能。
18  具备过电压、过电流、过热保护功能。
19、具备闪络保护功能,在试品发生闪络时谐振回路失谐,电源立即停止输出,屏幕提示“试验失败”及相关信息。
20、具备各种数据打印功能。

统配置及具体参数
1、变频控制电源6KW                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:  6KW
c) 工作电源:      交流220V、50Hz 。
d) 输出电压:      0～250V可调。
e) 输出电压不稳定度≤0.05%
f) 最大输出电流:  24A
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/自动调谐/自动试验三种模式,并可任意切换。 
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： 16Kg   
2、 中试控股励磁变压器6KVA            1台
a) 额定容量:    6KVA
b) 输入电压:    250V
c) 输出电压：   1.75KV；3.5KV；
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：    40Kg ;
3、高压电抗器 DK-27/27      2台
a) 额定容量：   27KVA
b) 额定电压：   27KV
c) 额定电流：1A
e) 品质因素：  Q≥30 
f) 结    构： 干式；
    g)  重    量： 35Kg/台
h) 连续运行时间：≥ 1小时
4、 电容分压器   60/0.003              1台
a) 额定电压：    60KV
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：    10Kg
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。

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。

一般应考虑以下几个因素： 
1、在被试品上可能产生过电压的数值、持续时间及其次数。如被试品遭受较高过电压的可能性极小，则可不必采用过高的试验电压；如被试品（如直接与架空线连接的发电机）可能遭受到较高的过电压时，则应适当提高试验电压的数值。 
2、电气设备设计时采用的绝缘水平。
3、设备绝缘的状况。设备在运行中由于各种条件的影响，使绝缘逐步劣化，绝缘性能下降，故在确定试验电压时，应考虑到绝缘损伤的程度和运行年限。例如，运行中设备的试验电压应为出厂时的75%~90%。

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。

2?2在GIS设备中的应

用气体绝缘开关设备GIS(Gas IusulatedSwitchgear)在工厂整体组装完成以后或分单元进行调整试验,试验合格后以分单元运输的方式运往现场安装。运输过程中的振动、撞击等可能导致GIS元件或组装件内坚固件松动或移位;安装过程中,在联结、密封等工艺处理方面可能失误,导致电极表面刮伤或安装错位引起电极表面缺陷;安装现场可能从空气中进入悬浮尘埃、导电微粒杂质等,这些在安装现场通过常规试验将难以检查出来,对GIS的安全运行将是极大的威胁。由于试验设备和条件所限,早期的GIS产品多数未进行严格的现场耐压试验。

事故统计表明没有进行现场耐压试验的GIS大都发生了事故。因此,GIS必须进行现场耐压试验。GIS的现场耐压主要包括交流电压、振荡操作冲击电压和振荡雷电冲击电压等3种试验方法。其中交流耐压试验是GIS现场耐压试验最常见的方法,它能够有效地检查异常的电场结构(如电极损坏)。目前,由于试验设备和条件所限,现场一般只做交流耐压试验。IEC517和GB7674认定对SF6气体绝缘试验电压频率在10~300 Hz范围内与工频电压试验基本等效。国内外大多采用调频式串联谐振耐压试验装置进行GIS现场交流耐压试验。

23在发电机(电动机)交流耐压试验中的应用

发电机定子绕组对地或相间电容量大,如300 MW水轮发电机定子绕组对地电容量高达1?7~2?5μF,工频耐压时电容电流达到25~35 A,试验设备容量数千kVA,采用常规试验设备时,设备笨重。更为严重的是用常规大容量试验设备时,发电机定子绕组绝缘被击穿时的故障点短路电流大,会烧损铁芯,将造成很大的经济损失。

根据国家标准GB/T16927?2-1997《高电压试验技术》第一部分6?2?1?1电压波形的规定“试验电压一般应是频率为45~65 Hz的交流电压,通常称为工频试验电压。”为了满足发电机交流耐压试验电压频率为工频的要求,发电机串联谐振装置通常是调感式的,通过调节铁芯气隙改变电感从而达到工频谐振的目的。