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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv開關耐壓試驗打耐壓

ZSBP-54KVA/54KV變頻串聯諧振成套試驗裝置

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。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置：ZSBP系列變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小在國內外得到了廣泛應用，是當前高電壓試驗的新方法和潮流。

交流耐壓試驗是電力設備絕緣強度有效和直接的方法，是電力預防性試驗的一項重要內容。 此外，由于交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過試驗后，設備有較大的安全裕度，因此交流耐壓試驗是電力設備安全運行的一種重要手段。一般變頻串聯諧振試驗裝置來進行交流耐壓試驗。  
試驗電壓的確定交流耐壓試驗中，關鍵的問題就是正確選擇試驗電壓的數值，一方面要求能保證絕緣水平，另一方面要考慮因試驗電壓過高而引起的絕緣劣化。

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、具備各種數據打印功能。

統配置及具體參數
1、變頻控制電源6KW                1臺
a) 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) 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。

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。

一般應考慮以下幾個因素： 
1、在被試品上可能產生過電壓的數值、持續時間及其次數。如被試品遭受較高過電壓的可能性極小，則可不必采用過高的試驗電壓；如被試品（如直接與架空線連接的發電機）可能遭受到較高的過電壓時，則應適當提高試驗電壓的數值。 
2、電氣設備設計時采用的絕緣水平。
3、設備絕緣的狀況。設備在運行中由于各種條件的影響，使絕緣逐步劣化，絕緣性能下降，故在確定試驗電壓時，應考慮到絕緣損傷的程度和運行年限。例如，運行中設備的試驗電壓應為出廠時的75%~90%。

中試控股專注電力檢測設備的研發及生產，串聯諧振試驗裝置也隨著科技發展不斷改良技術，更新換代，中試控股人秉承著“讓高壓試驗更簡單”的理念不斷努力前行，越做越好！

在研究各種諧振電路時，常常涉及到電路的品質因素Q值的問題，那末什么是Q值呢？下面我們作詳細的論述。

1是一串聯諧振電路，它由電容C、電感L和由電容的漏電阻與電感的線電阻R所組成。此電路的復數阻抗Z為三個 元件的復數阻抗之和。

上式電阻R是復數的實部，感抗與容抗之差是復數的虛部，虛部我們稱之為電抗用X表示， ω是外加信號的角頻率。

當X=0時，電路處于諧振狀態，此時感抗和容抗相互抵消了，即式⑴中的虛部為零，于是電路中的阻抗最小。因此電流最大，電路此時是一個純電阻性負載電路，電路中的電壓與電流同相。電路在諧振時容抗等于感抗，所以電容和電感上兩端的電壓有效值必然相等，

曲線如圖2所示。這里有三條曲線，對應三個不同的Q值，其中有Q1》Q2》Q3。從圖中可看出當外加信號頻率ω偏離電路的諧振頻率ω0時， I/I0均小于1。Q值越高在一定的頻偏下電流下降得越快，其諧振曲線越尖銳。也就是說電路的選擇性是由電路的品質因素Q所決定的，Q值越高選擇性越好。

在電力系統交接預防性試驗中,交流耐壓試驗是鑒定電力設備絕緣強度的最嚴格、最有效和最直接的試驗方法之一,它對判斷電力設備能否繼續運行具有決定性的意義,也是保證設備絕緣水平,避免發生絕緣事故的重要手段。通常交流耐壓試驗設備有2種,即交流試驗變壓器和串聯諧振試驗裝置。對高壓大電容量設備進行交流耐壓試驗時,試驗變壓器容量要求非常大,試驗設備笨重,而應用串聯諧振原理可以利用電壓及容量小得多的設備產生所需的試驗電壓,滿足試驗要求。

1.串聯諧振耐壓試驗的原理和優點

串聯諧振試驗裝置可以利用諧振電抗器的電感與容性被試設備發生串聯諧振,在被試品上獲得所需的高電壓。串聯諧振的基本原理如圖1所示。

當回路發生串聯諧振時,X1=Xc,Uc=U/RXc=U/RXL。其中XL為回路感抗,Xc為回路彎抗,U為勵磁電壓,Uc為試品承受電壓。設諧振回路的品質因數為Q,則Uc=QU,即被試品上獲得的電壓為勵磁電壓的Q倍,被試品上獲得的容量也為試驗電源容量的Q倍,就實現了用低電壓小容量試驗變壓器對大容量試品進行交流耐壓試驗的目的。

調諧的方法主要有調感式和調頻式。調感式采用可調節鐵芯氣隙的電抗器,通過調節鐵芯氣隙改變電感量,使回路處于工頻諧振狀態。其缺點是噪音大、機械結構復雜,設備笨重,重量達數噸以上,搬運困難。調頻式采用固定電感電抗器,通過調節激勵電源的頻率使試驗回路達到諧振狀態。其特點是體積小、重量輕,品質因素高,使用方便,在現場試驗中已逐步取代調感式。

a)串聯諧振是諧振式電流濾波電路,能改善電源電壓波形畸變,獲得很好的正弦電壓波形,有效防止諧波尖峰對被試品的傷害。

b)在串聯諧振狀態,當被試品的絕緣薄弱點被擊穿時,回路立即失諧,試品承受的電壓迅速下降為試驗電壓的數十分之一,流過擊穿點的電流也迅速下降,大大降低了被試設備被損傷的危險,而避免了采用試驗變壓器方式做耐壓試驗時試品擊穿后的電流立即大幅上升,對試品產生嚴重破壞。

c)勵磁變壓器的容量及電壓僅有試品試驗電壓和容量的1/Q,試驗設備體積更小,重量更輕,非常有利于現場試驗。

2.串聯諧振試驗裝置的應用

2?1在電纜試驗中的應用

城鄉電網中電纜的大量使用,其故障時有發生。為保證交聯電纜的安全運行,國家電網中試控股對電纜交接和預防性試驗做出了新的規定,用交流耐壓試驗替代原來的直流耐壓試驗,以避免直流試驗的累積效應對電纜造成損傷。

國際大電網會議(CIGRE)21?09工作組的建議導則提出高壓擠包絕緣電纜的現場試驗采用諧振試驗系統,頻率范圍為30~300 Hz。并在1997年發表的題為“高壓橡塑電纜系統敷設后的試驗”的總結報告中明確指出以下3條。

a)由于直流電場強度按電阻率分布,而電阻率受溫度等影響較大,同時耐壓試驗過程中,終端頭的外部閃絡引起的行波可能造成絕緣損壞。

b)直流耐壓試驗在很高電壓下,難以檢出相間的絕緣缺陷。

c)直流電壓本身容易在電纜內部集起空間電荷,引起電纜附件沿絕緣閃絡,因波過程還會產生過電壓,這些現象迭加在一起,使局部電場增強,容易形成絕緣弱點,在試驗過程中可能導致絕緣擊穿,并可能在運行中引起事故。

很多電纜在交接試驗中按GB50150-91標準進行直流耐壓試驗順利進行,但投運不久就發生絕緣擊穿事故,正常運行的電纜被直流耐壓試驗損壞的情況也時有發生。交流耐壓試驗因其電場分布符合運行實際情況,故對電纜的試驗最為有效。通常交流電力電纜的電容量較大,試驗電流也很大,調感式設備的體積將非常巨大并且電感調節也很困難,而調頻式裝置則靈活性更強,更易于實現。因此,電纜現場交流耐壓試驗多利用變頻諧振試驗設備。IEC517和GB7674也認可30~300 Hz交流電壓可等效于工頻電壓,但耐壓時間應進行頻率修正。