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中試控股技術研究院魯工為您講解：超低頻介質(zhì)損耗檢測儀

中試控股是ZSHVA-30KV超低頻電纜介質(zhì)損耗測試儀源頭實力大廠
可以完成試驗：應用于6kV、10kV、35kV電纜、電力電容器、大中型發(fā)電機、電動機的無損耐壓及介質(zhì)損耗等項目的測試，集成介質(zhì)損耗診斷系統(tǒng)、耐壓測試等多種測試功能，峰值電壓可達80kV。
參考標準：DL/T849.4-2004和IEEE400.2-2013
ZSHVA-30KV超低頻電纜介質(zhì)損耗測試儀是由中試控股研發(fā)生產(chǎn)，采用 7 寸觸模屏、最新 ARM7 單片機、高速 AD 采集電路，并配有后臺管理軟件。它克服了國內(nèi)同類產(chǎn)品的諸多缺點，特別適用于絕緣等值電容較大的電氣設備（例如：電力電纜、電力電容器、大中型發(fā)電機和電動機等）耐壓試驗，符合 2004 年國家新頒布電力行業(yè)標準《超低頻高壓發(fā)生器通用技術條件 DL/T849.4-2004》要求。
ZSHVA-30KV超低頻電纜介質(zhì)損耗測試儀采用了降低試驗頻率，從而降低了試驗電源容量的方法。從國內(nèi)外多年的理論和實踐證明，用 0.1Hz 超低頻耐壓試驗替代工頻耐壓試驗，不但能有同樣的等效性，而且設備的體積大為縮小，重量大為減輕，理論上容量約為工頻的五百分之一，且操作簡單。這就是為什么發(fā)達國家普遍采用這一方法的主要原因。

中試控股多年專業(yè)制造 ? 國家電網(wǎng).南方電網(wǎng).內(nèi)蒙電網(wǎng).入圍合格供應商

中試控股一直致力于從事超低頻耐壓介質(zhì)損耗測試裝置，檢測試驗與設備維保三位于一體，集設計、生產(chǎn)、銷售的服務商，為客戶提供一站式工業(yè)產(chǎn)品智能系統(tǒng)解決方案。

電氣設備的高壓耐壓試驗是《絕緣預防性試驗》規(guī)定的最重要項目之一。
耐壓試驗可分為交流耐壓試驗和直流耐壓試驗，交流耐壓試驗又可分為工頻、變頻和 0.1Hz 超低頻介損測試技術，其中 0.1Hz 超低頻介損技術是最新技術，是當前國際電工委員會推薦的技術。我公司新一代本系列超低頻介損高壓發(fā)生器是采用最新
美國技術自主開發(fā)的核心產(chǎn)品，采用 7 寸觸模屏、最新 ARM7 單片機、高速 AD 采集電路，并配有后臺管理軟件。
ZSHVA超低頻耐壓介質(zhì)損耗測試裝置遠遠高于同類進口產(chǎn)品，特別適用于絕緣等值電容較大的電氣設備（例如：電力電纜、電力電容器、大中型發(fā)電機和電動機等）耐壓試驗，符合 2004 年國家新頒布電力行業(yè)標準《超低頻高壓發(fā)生器通用技術條件 DL/T849.4-2004》要求。

1.電壓（峰值）0-80kv， 靈敏度：0.1kV， 精確度：1 % 
2.波形：超低頻正弦波、直流電壓，電壓正，負峰值誤差：≤3％，電壓波形失真度：≤1％
3.頻率范圍：0.1 Hz 0.05 Hz 0.02 Hz 負載范圍（超低頻測試）：10nF–10μF
4.電流：測量范圍：0–70 mA ，靈敏度：1μA ，精確度：1 %
5.介損：
超低頻正弦波電壓范圍：1–80kVrms 
負載范圍：50nF–5μF
分辨率：不低于1x10-6
精確度：不低于1x10-3
測量范圍：1x10-3–21000x10-3
介損測量頻率：0.1Hz 
電容量范圍：50nF-5μF
電阻值范圍：30MΩ-10GΩ
體積：48cm*28cm*58cm
重量：45kg
6.使用條件：戶內(nèi)、戶外；溫度：-10℃～+40℃；濕度：≤85％RH
7.電源：頻率50Hz,60hz，電壓100v -260V±5%。
8.usb通信口。 
9.使用條件：戶內(nèi)、戶外；溫度：-10℃～+40℃；濕度：≤85％RH
10.電源：電壓 220V±5%，50±5Hz

?一機多用
該儀器自身集成符合IEEE 400.2-2013的耐壓測試和介質(zhì)損耗因數(shù)診斷模塊。可進行電纜交直流耐壓測試、外護套測試及故障定位等多種測試。

?強大的輸出
輸出電壓峰值可達29kV，有效值可達21KV。與同品類儀器相比，電容*大10μF，可測試更長距離電纜。輸出電流*大可達20mA，比同類儀器所需測試時間更短。

?無限制運行時間
可對電纜進行持續(xù)測量，而同品類儀器在連續(xù)工作1小時后，需要將儀器停機散熱2小時。

?可視化軟件
所有的結果可以通過USB或藍牙進行下載、編輯并生成報告。軟件具有圖形分析功能，可以更加直觀地讀取測試結果并與之前測試結果生成對比。

?DDD安全系統(tǒng)
儀器具有兩個獨立的接地裝置（電子和機械放電），確保儀器運行時因電源被意外切斷，也能使儀器放電，保證操作人員的安全。

?返回電壓保護
防止測試過程中電纜突然上電對人員造成傷害。當儀器檢測到外部電壓大于100V時，自動切斷電源并有紅色指示燈指示，保證操作人員安全。

?運輸方便
在尺寸，重量（14 kg）方面都具有突出特點，具有防水等級為IP67的非常堅固的水密外殼，減少了額外的運輸箱，便于現(xiàn)場測試及運輸。

?高清顯示屏
具有高清的彩色顯示屏(4,3")，可以輕松讀取測試結果。

?干性系統(tǒng)
內(nèi)部無油填充部件，方便用戶日常的維護及運輸。

?系統(tǒng)可升級
可根據(jù)用戶的需要添加局部放電測試模塊，同時進行電纜耐壓、局部放電、介質(zhì)損耗因數(shù)測試。

何謂超低頻，根據(jù)IEEE 400.2 規(guī)定輸出頻率范圍 0.1 – 0.01 Hz便稱為超低頻。采用0.1Hz高壓發(fā)生器產(chǎn)生純正弦波高壓，施加到被測電纜上激發(fā)缺陷點的局放，檢測系統(tǒng)經(jīng)耦合電容器分壓后接檢測阻抗的測量回路，采用脈沖電流法進行局放測量。為何B2HV要采取正弦波呢？首先直流電對電纜損害非常大，超低頻余弦也不能測局放和介損。

自2012年以來超低頻技術的發(fā)展推動了各地的應用，廣泛的實踐應用又促進了標準的形成：IEEE、IEC等國際標準陸續(xù)納入并推薦配網(wǎng)電纜的超低頻介損、局放、耐壓的多功能監(jiān)測式耐壓試驗。

是一款10KV電纜超低頻介損測試儀，可評估電纜老化程度，電纜健康情況盡在掌握。僅有14kg重量，現(xiàn)場測試一人搞定，使用時間不受限。另外IP67防護等級使其可在惡略環(huán)境下使用；特有的電壓檢測保護以及雙放電裝置，確保操作人員的生命安全，5公里以內(nèi)電纜介損測試必備神器！

產(chǎn)品考慮到客戶的使用使用情況，可以兼容高壓和低壓側(cè)采樣。高壓側(cè)采樣的優(yōu)點是會提高電纜的測試精度（例如10米以下的電纜），低壓側(cè)采樣的優(yōu)點是接線少操作簡便。

輸出電流可達20mA,測試電流的大小決定了測量相同長度及容量的電纜所用的時間長短，長度越長電容越大的電纜對測試電流的要求*越高。而測試輸出電流越大則測試速度*越快。

操作說明
1.操作程序
開機、關機、復位
按上述方法連好所有線路之后，就可以將電源開關打開。儀器在微機上電或復位后，自動進入如圖 4 所示的界面。在進行連線、拆線、或暫不使用儀器時，應將電源關掉。電源插座上裝有保險管。若開機屏幕無顯示，應先檢查保險管是否熔斷，保險管大小應按表 3 提供的數(shù)據(jù)更換。
首先在圖 4 屏上點擊“設置”按鍵會出現(xiàn)圖 5 所示的設置參數(shù)界面，在圖 5 上可根據(jù)試驗的需要設定好輸出頻率、試驗時間、試驗電壓、高壓側(cè)的過流保護值、過壓保護值。修改方法如下：
★ 頻率有三種選擇：0.1、0.05、0.02，單位為 Hz。
★ 定時修改范圍：0-99 分。它規(guī)定了試驗時間的長短，單位為分鐘。
★ 設定電壓：范圍為 0 至額定值，單位為 kV。它設置了我們所要升至的試驗電壓。儀器升至這個設定限壓值時，就不再升壓,并保持在這個峰值下進行等幅的正弦波輸出。
★ 設定限壓：電壓保護值設定范圍為 0 至額定值，單位為 kV。它規(guī)定了通過試品的電壓上限值，當電壓超過此設定時，儀器自動切斷輸出。
★ 設定限流：電流保護值設定范圍為 0 至額定值，單位為 mA。它規(guī)定了通過試品的電流上限值，當電流超過此設定時，儀器自動切斷輸出。
（注意：以上電壓、電流及儀器顯示的測量數(shù)據(jù)均為峰值。）
（3) 自動升壓
按圖 4 中的“開始”鍵后，儀器在電腦的控制下，按如下流程進行升壓試驗：自檢→升壓→等幅輸出→停機
具體過程如下：
自檢過程
控制器自動進入負載檢測，若未檢測到負載，則如圖 6 狀態(tài)欄中提示信息：“未接負載”,
表示未接升壓體或未接容性試品。
圖 6 控制器提示未接負載
升壓過程
自檢成功后，儀器自動進入升壓狀態(tài)，則如圖 7 所示，狀態(tài)欄中提示信息：“正在升壓”。
與此同時，計時開始進行。
圖 7 控制器提示正在升壓
等幅輸出
控制器在若干個周期的時間內(nèi)將電壓升至設定值，儀器將進行等幅輸出，則如圖 8 所示，
狀態(tài)欄中提示信息：“等幅輸出”
當計時達到設定時間，儀器自動停機，則如圖 9 所示，狀態(tài)欄中提示信息：“停止試驗”。

2) 直流電壓可使高壓電氣設備內(nèi)部的局部放電大為減弱，不利于絕緣缺陷的檢出。

3) 工頻交流耐壓試驗反映實際運行電壓波形，與運行中出現(xiàn)的工頻暫態(tài)電壓升高的情況較為符合，不存在等價性問題。

大電容量的電氣設備(如大型發(fā)電機組、電力變壓器、電力電容器、GIS、電力電纜等)在一定頻率范圍內(nèi)的絕緣耐受與工頻耐壓具有一定的等效性，這樣就為利用變頻試驗裝置的電感與被試品的電容串聯(lián)產(chǎn)生諧振電壓來進行交流耐壓試驗提供了可能，且由于試驗裝置的勵磁電壓低、重量輕，非常方便于在施工現(xiàn)場使用。

三串聯(lián)諧振裝置小結

串聯(lián)諧振裝置可提供被試設備高于電源電壓Q倍的試驗電壓。由于電源容量減小且電感、電容可做成分段式，使實驗設備輕巧，運輸方便，為大容量、長距離現(xiàn)場試驗成為可能并提供極大方便，同時利用試驗頻率允許在一定可調(diào)范圍內(nèi)(30~300Hz)和試驗電抗器固定可調(diào)(單一電抗器是不可調(diào)的，但是通過串聯(lián)并聯(lián)，電感可調(diào))的原理，使得系統(tǒng)的柔性大大增加。IEC517和GB7674-1997均認為試驗電壓在10~300Hz范圍內(nèi)與工頻電壓試驗基本等效。

變頻串聯(lián)諧振試驗裝置是運用串聯(lián)諧振原理，利用勵磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和試品C串聯(lián)諧振，諧振電壓即為加到試品上電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè)，適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。

BPXZ串聯(lián)諧振耐壓裝置主要由變頻控制器，勵磁變壓器，高壓電抗器，高壓分壓器等組成。變頻控制器又分兩大類，20KW及以上為控制臺式，20KW以下為便攜箱式；它由控制器和濾波器組成。變頻控制器主要作用是把幅值和頻率都固定的380V或200V工頻正弦交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉岛皖l率可調(diào)的正弦波。并為整套設備提供電源。勵磁變壓器的作用是將變頻電源輸出的電壓升到合適的試驗電壓。高壓電抗器L是諧振回路重要部件，當電源頻率等于1/（2π√LCX）時，它與被試品CX發(fā)生串聯(lián)諧振。

該裝置適用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV聚己烯電力電纜交流耐壓試驗。適用于60KV、220KV，500KVGIS交流耐壓試驗。適用于大型變壓器，發(fā)電機組工頻耐壓試驗；電力變壓器感應耐壓試驗；接地電阻測量。

產(chǎn)品特性：

1.穩(wěn)定性、可靠性高。系統(tǒng)采用進口功率元件作為功率變換的核心，電壓輸出和頻率輸出穩(wěn)定，電磁兼容設計合理，保護功能完善，經(jīng)過多次高壓直接對地短路的測試，系統(tǒng)仍然保持完好，同時系統(tǒng)也有很強的過載能力。

2.自動調(diào)諧功能強大。系統(tǒng)自動調(diào)諧時，從30Hz到300Hz自動掃頻，顯示掃頻曲線，用戶能直觀地看到系統(tǒng)調(diào)諧過程；掃頻完成后，系統(tǒng)根據(jù)掃頻初步找到的諧振頻點，在其±5Hz范圍內(nèi)以0.01Hz為分辨率進行頻率細掃，最后精確鎖定諧振頻率。

3.支持多種試驗模式。系統(tǒng)支持“自動調(diào)諧＋手動調(diào)壓”，“自動調(diào)諧＋自動調(diào)壓”，“手動調(diào)諧＋手動調(diào)壓”等試驗模式，推薦使用“自動調(diào)諧＋手動調(diào)壓”模式，既能快速找到諧振點，又能通過手動調(diào)壓控制試驗過程，安全性更高。

4.系統(tǒng)人機交互界面友好。試驗參數(shù)設置、試驗控制、試驗結果等同屏顯示，直觀清晰，并具有自動計時及操作提示功能。全觸摸屏操作及顯示，具備試驗數(shù)據(jù)保存和查詢功能。

5.保護功能完善。具備零位保護（電壓輸出控制旋鈕不在零位時，禁止系統(tǒng)啟動），過壓保護，過流保護，閃絡保護等功能，保證了系統(tǒng)的可靠性。

產(chǎn)品參數(shù)：

◆ 諧振電壓波型：正弦波，波形畸變率＜1.0%

◆ 輸出頻率：30～300Hz

◆ 工作制：滿功率輸出下，連續(xù)工作時間60min

◆ 品質(zhì)因素：30～80

◆ 輸入工作電源：單相380/220V±10%，50Hz

◆ 環(huán)境溫度：－10℃～+50℃

◆ 相對濕度：＜95%，無凝露狀況。

摘要：論述了諧振變壓器的原理，設計方法及研制中應注意的幾個問題，并通過計算值與實測值對比的方法證明了文中計算公式的精確性和實用性。

1. 前言：隨著電力電子技術的發(fā)展，采用高壓諧振技術對大容量電氣設備進行工頻耐壓試驗已經(jīng)成為可能，目前已被廣泛用于電纜，電容器、發(fā)電機等具有大電容的電力設備的交流試驗。原理是通過調(diào)節(jié)鐵心磁路的氣隙長度，得到連續(xù)變化的電感L，使其與被試品對地電容C發(fā)生諧振。本文以一臺150kVA試驗裝置為模型，闡述高壓諧振變壓器的原理與有關參數(shù)的計算。

2. 諧振變壓器原理

2.1 結構特征：諧振變壓器的鐵心可以做成兩種不同的結構：殼式和心式。心式鐵心變壓器在一系列主要指標方面不如殼式鐵心變壓器，其重量和外型尺寸較大，調(diào)節(jié)氣隙的傳動機構比較復雜。為此，我們研制的試驗裝置采用殼式結構，諧振變壓器繞組套裝在可移動的中心柱外面。

2.2 特性曲線：諧振變壓器的特性曲線如圖2所示。由圖2可見，在不同氣隙長度δ下，諧振變壓器的伏安特性具有良好的線性關系，其電感L與變壓器上的電壓值無關。因而這種諧振變壓器在用于交流諧振試驗時，可先在低壓條件下進行調(diào)諧（通過傳動機構改變動鐵心與下軛鐵心之間的氣隙長度），當調(diào)諧到諧振時，再升高試驗電壓，系統(tǒng)調(diào)諧非常方便。

2.3 回路電感L與鐵心氣隙長度δ的關系：氣隙可調(diào)諧振變壓器，無論是串聯(lián)型還是并聯(lián)型，都是通過調(diào)節(jié)鐵心氣隙長度，改變回路電感量L，使諧振變壓器發(fā)生諧振。這就是對于具有一定對地電容的被試器，通過改變鐵心氣隙長度使諧振變壓器發(fā)生諧振的機理。但是需要注意的是氣隙長度不可過大，過大會使已建立的諧振條件遭到破壞。

3 諧振變壓器主要參數(shù)的計算

4.4 150kVA諧振試驗變壓器的設計

用上述計算公式對一臺電源電壓U1=0.22kV，輸出電壓U2=15kV，輸出功率P2=150kVA，且能對最大計算電容為2μF的試品進行工頻高壓試驗的諧振變壓器進行設計。變壓器動鐵心柱及套裝在外面的一、二次繞組如圖5所示，其中主要參數(shù)的計算結果如下： D=12cm，動鐵心外接園直徑 ， D1=13.5cm，一次繞組內(nèi)徑，D2=18cm，二次繞組內(nèi)徑，D3=25.5cm，二次繞組外徑， H=37cm，繞組高度，N1=66匝，一次繞組匝數(shù) ，N2=4464匝，二次繞組匝數(shù)，諧振變壓器調(diào)諧電感參數(shù)的計算值與實測值如表1所示。

5 結論

（1）由表1可知，計算值與實測值最大誤差不超過6％，說明上述計算公式具有較高精度，足以滿足工程計算的要求。（2）當試驗接近于試品的最大電容計算值時，試品上的電壓可能超過按變壓比決定的數(shù)值，為了降低電壓諧振的效應，應使變壓器二次線圈的漏抗盡可能小，同時應在輸出回路加裝防過壓裝置。（3）因電壓與氣隙δ無關，因而應先在較低電壓下進行調(diào)諧，當諧振發(fā)生后，再將輸出電壓升高到試品的試驗值。（4）在氣隙調(diào)節(jié)過程中，變壓器的鐵心和機械傳動機構受到很大的電磁力作用，造成較強的振動、噪聲，嚴重時會損壞諧振變壓器的部件。因此這種裝置的機械結構應特殊設計。