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10kv微機高壓測試系統

中試控股電力電纜耐壓試驗手法的革新1概述

隨著我公司的發展,尤其是在城網改造和城市美化的要求,用交聯聚乙烯電纜(以下簡稱:“交聯電纜”)代替架空線路已成為一種趨勢,高電壓的電力交聯電纜使用的數量越來越多。為了檢驗和保證交聯電纜的安裝質量,在送電投運前,對交聯電纜進行現場交流耐壓試驗十分必要。過去由于使用交聯電纜一般長度都比較長，因此容量較高，受試驗設備的限制,在現場對交聯電纜進行交流耐壓試驗比較困難,一般采用直流耐壓試驗來代替。存在兩個缺點: 

1)直流電壓對交聯聚乙烯絕緣,有積累效應,即“記憶性”。

 
一旦電纜有了由于直流試驗而引起的“記憶性”,它就需要很長時間來釋放盡殘留在電纜中直流電荷。而當該電纜投入運行時,直流電荷便會疊加在交流電壓峰值上,產生“和電壓”,遠超過電纜的額定電壓,使絕緣加速老化,縮短使用壽命。

2)10kv微機高壓測試系統直流電壓分布與實際運行的交流電壓不同,直流電場分布受電阻率影響,而交流下電場分布與電阻率和介電系數都有關。因此直流耐壓試驗并不能象交流耐壓一樣可以準確地反映電纜的機械損傷等明顯缺陷,直流試驗合格的電纜,投入運行后,在正常工作電壓作用下,也會發生絕緣故障。由此可見,對于交聯電纜采用傳統的直流耐壓試驗是不可取的,應予淘汰。近年來,國內外許多專家都建議現場對交聯電纜進行交流耐壓試驗來代替直流電壓試驗。由于電力電纜對地電容量很大,在現場采用50Hz工頻進行交流耐壓試驗條件難以具備,但采用調頻電源進行交流耐壓試驗,條件是基本具備的。根據規范現場絕緣耐壓試驗中使用的交流電壓頻率,可采用30—300Hz。

2交流耐壓的幾種試驗方法

ZSBP-54KVA/54KV變頻串聯諧振成套試驗裝置
技術方案
一、適用范圍
10kV/300mm2的電纜，長度1km，電容量≤0.378uF試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓22kV。
35kV/300mm2的電纜，長度0.5km，電容量≤0.01uF試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓52kV。

二、中試控股系統主要性能及參數
1、電源電壓：   220V±10%、50Hz；
  2、額定容量：  54KVA；
  3、輸出電壓：    54KV，
  4、輸出電流：   1A，2A，
  5、輸出電壓波形:  正弦波；
6、輸出電壓波形畸變率: ≤0.5% ；
7、允許連續工作時間：額定輸出電流下持續運行時間為60分鐘；
  8、輸出頻率范圍:     30～300Hz ；
    9、品質因數:         ≥30
10、系統噪聲:       ≤60db
11、系統測量精度:    1.0級
12、頻率分辨率:      0.01Hz
13、頻率不穩定度:    ≤0.05% 
14、環境溫度：       -25℃～ +55℃ 
相對濕度:       ≤90%
海拔高度:       ≤2000m
15、具備手動試驗/自動調諧/自動試驗模式。
16、具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率等。
17、具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能。
18  具備過電壓、過電流、過熱保護功能。
19、具備閃絡保護功能,在試品發生閃絡時諧振回路失諧,電源立即停止輸出,屏幕提示“試驗失敗”及相關信息。
20、10kv微機高壓測試系統具備各種數據打印功能。
三、系統配置及具體參數
1、變頻控制電源6KW                1臺
a) ZSBP-54KVA/54KV變頻串聯諧振成套試驗裝置變頻控制電源采用高壓耐壓試驗專用變頻電源,采用一體化設計,控制電源本體具備調頻、調壓、控制、保護等功能。
b) 額定輸出容量:  6KW
c) 工作電源:      交流220V、50Hz 。
d) 輸出電壓:      0～250V可調。
e) 輸出電壓不穩定度≤0.05%
f) 最大輸出電流:  24A
g) 輸出波形:正弦波,      波形畸變率:≤0.5%
h) 頻率調節范圍:  30～300Hz
頻率調節分辨率: 0.001 Hz
i) 連續運行時間: 大于1小時
j) 噪聲水平:≤ 60dB
k) 變頻電源采用高性能專用微機控制電壓、頻率調節
l) 變頻電源配備專用引線和插頭與其他設備進行連接。
m) 保   護 ：具有過壓、過流、過熱、放電保護功能。
n) 具備手動試驗/自動調諧/自動試驗三種模式,并可任意切換。
具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率、勵磁電流、勵磁電壓、試驗時間等。
具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能及各種數據打印功能。
  O) 重   量： 16Kg  
2、 中試控股勵磁變壓器6KVA            1臺
a) 額定容量:    6KVA
b) 輸入電壓:    250V
c) 輸出電壓：   1.75KV；3.5KV；
d) 工作頻率范圍： 30～300Hz
e) 連續運行時間: 大于1小時
f) 電壓比測量誤差: 小于1%
g) 結構： 采用干式結構,絕緣耐熱等級H級,滿足干式變壓器國家規范要求；
高﹑低壓繞組間和鐵芯設靜電屏蔽,既作為勵磁變,又是隔離變；
內置過電壓保護,防止擊穿反擊。
  h) 重   量：    40Kg ;
3、高壓電抗器 DK-27/27      2臺
a) 額定容量：   27KVA
b) 額定電壓：   27KV
c) 額定電流：1A
e) 品質因素：  Q≥30
f) 結    構： 干式；
    g)  重    量： 35Kg/臺
h) 10kv微機高壓測試系統連續運行時間：≥ 1小時
4、 電容分壓器   60/0.003              1臺
a) 額定電壓：    60KV
b) 工作頻率：    30～300Hz
c) 分 壓 比：    1000：1 
d) 分壓比誤差：  ≤1%,
e) 測量精度：    交流有效值1.0級
f) 介質損耗：    tgδ≤0.5% ;
g) 重    量：    10Kg
h)高﹑低壓臂的電容采用一致的介質結構,溫度系數小,角位移小,在30-300HZ內分壓比不變。
五、ZSBP-54KVA/54KV變頻串聯諧振成套試驗裝置檢驗
1、變頻電源
1）絕緣電阻測試
2）耐壓試驗：2000V，1分鐘
3）負載試驗：在滿負荷下，各器件的溫升不大于45K 。
2、勵磁變壓器
1）直流電阻測量
  2）變比測量
  3）空載電流及空載損耗
  4）短路阻抗和負載損耗
  5）絕緣電阻測試
  6）溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
 3、電抗器試驗
1）直流電阻測量
2）電感量測量
3）交流耐壓試驗
溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
      4、中試控股成套裝置試驗
（1） 耐壓試驗：1.1額定電壓下，耐壓1min；
（2） 短路試驗：電壓為0.5U，0.8U，1.0U的條件下，將高壓輸出突發短路3次，保護裝置可靠動作，各單元完好。
（3）噪音小于60dB；

2·1串聯諧振

中試控股電力如果被試品的試驗電壓較高,而電容量較小, 一般可采用串聯諧振方法,見圖1所示。

變頻串聯諧振的等效電路

當試驗回路中ω0L =1ω0C(C包括CX、C1、C2)時,試驗回路產生串聯諧振,此時能在試品上產生較高的試驗電壓(試驗電壓高低與回路品質因數有關),如果電容C較大,試驗回路電流也較大,通過電抗器的電流也較大,這時試驗設備一般難以滿足現場試驗需要;通常該試驗接線僅適用于被試品電容量較小而試驗電壓較高,試驗變壓器能滿足試驗容量要求而不能滿足試驗電壓要求的情況。

對于電力電纜來說,被試設備的電容量C是固定的,要使試驗回路產生諧振就要改變試驗回路的電感L或頻率ω,即:ω0=1 LC或L =1ω02C; 采用改變電感的方法來滿足串聯諧振需采用可調電抗器,但限于運輸和在現場搬動,電抗器的體積和重量不能做得很大,因此可調電抗器的調節范圍是有限的。所以在現場試驗時采用調感的方法往往由于電抗器的范圍有限而不能滿足試驗要求。

另一種方法是采用調頻的方法,即當電抗器和電容固定時通過改變試驗電源頻率來使ω0L = 1 ω0C來達到所需的電壓,但這時需要一套調頻電源裝置。

 2·2并聯諧振

     如果被試品的試驗電壓較低而試品容量較大時,一般可采用并聯諧振方法,見圖2所示。

10kv微機高壓測試系統變頻串聯諧振并聯諧振的等效電路

當試驗回路中ω0L=1ω0C(C包括CX、C1、C2) 時,試驗回路產生并聯諧振,此時試品電壓等于電抗器電壓也等于升壓變壓器高壓側電壓。由于電抗器的補償作用,變壓器理論上僅提供回路阻性電流,可以大大降低對試驗變壓器的容量要求。因此該試驗回路適用于試品電容量大,而電壓較低的情況。ZSBP-54KVA/54KV變頻串聯諧振成套試驗裝置低電壓的電抗器一般容易制作,試驗時可采用幾個低電壓電抗器并聯的方法或利用可調電抗器改變電感的方法來滿足并聯諧振要求。如果有一套調頻電源裝置的話,也可采用改變試驗電源頻率的方法,使回路滿足試驗要求。