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中試控股技術研究院魯工為您講解：110kV分配電能電纜交流耐壓試驗裝置

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。

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；
被試品是否被穿可按下述各種情況進行判斷： 
       1、根據試驗時接入的表計進行分析，一般情況下，若電流表突然上升，則表明被試品擊穿（過流繼電器動作，自動跳閘）。但當被試品的容抗XC  與試驗變壓器的漏抗 XL之比不大于2時，雖然被試品擊穿，電流表指示也不會發生明顯的變化，有時還可能出現電流表指示反而下降的情況。 
       若出現這種情況，應根據在高壓側的測量電壓裝置高壓側的電壓，被試品若擊穿，其電壓表只是要突然下降，而在低壓側測量的電壓表也要下降，但有時很不明顯。 
       2、根據試驗控制回路的狀況進行分析。若過流繼電器整定值適當，則被試品擊穿時過流繼電器動作，電磁開關即跳閘。若整定值過小，可以在升壓過程中因被試品的電容電流過大而使過流繼電器動作而跳閘。 
       3、根據被試品狀況進行分析。試驗過程中，如被試品發出響聲、斷續放電響聲、冒煙、產生氣體、有焦臭味、及燃燒等都是不能容許的，應查明原因。如查明這種情況來自被試品絕緣部分，則可以認為被試品存在問題或已確實被。 

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%。

110kV分配電能電纜交流耐壓試驗裝置變頻串聯諧振裝置耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品電容實現電容諧振，在被試品上獲得高電壓、大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法與潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。本文就變頻串聯諧振技術在電纜高壓試驗進行相關探討。

隨著電力發展，高壓交聯電纜特別110kVXLPE電纜在各地市供電系統開始大量使用。而現場竣工交接試驗的目的是檢查電纜的敷設及附件安裝是否正確，電纜在運輸、搬運、存放、敷設和回填的過程中是否受到意外損害。檢查的重要方法是電纜主絕緣耐壓。現就廣東輸變電工程公司常采用中試控股的一種變頻串聯諧振技術在高壓電纜交接試驗中的應用進行分析與探討。

2.電力電纜現場交接試驗

2.1試驗項目及設備接線

1)電纜芯線對外護套的絕緣電阻測量選用量程為2500V的兆歐表進行電纜絕緣電阻測量，絕緣電阻值應符合設計要求。

2)電纜芯線對護套及地交流耐壓試驗交流耐壓試驗參照GB50160-2006《電氣安裝工程電氣設備交接試驗標準》進行，試驗電壓為2U060min。

VF—變頻電源；T—調壓器；B—中間變壓器；L—高壓電抗器；

V—電壓表；Cx—被試電纜；C1,C2—分壓器電容。

圖1電纜交流耐壓試驗接線圖

試驗接線示意圖如圖1；圖2為常用的電纜交流耐壓試驗的設備。

2.2試驗前準備

1)被試電纜所有安裝工作全部完成，電纜終端接頭、中間接頭安裝完畢，電纜外護套絕緣正常，至少保持一個可靠接地點；電纜護套保護器短接。

2)電纜終端側若有GIS間隔避雷器，請確定已經拆離相應導體并補充SF6氣體，待相關間隔電纜高壓試驗完畢后再行恢復接入。

3)GIS該進線氣隔已充SF6氣體至額定壓力，氣體泄漏及微水試驗合格。

4)電流互感器(CT)二次繞組側必須短路并接地，不得開路。

5)試驗前被試電纜兩側狀態為：電纜戶外終端的塔上架空線與電纜頭之間的連接線處于斷開狀態，使電纜頭與線路導線斷開。

如果在GIS電纜終端側加壓，那么必須拆除GIS出線套管與主變間的連線，并且確認該側的斷路器、隔離開關、接地刀閘都處在電纜試驗系統所要求的試驗狀態。

如果在電纜戶外終端進行試驗，對側的線路斷路器、隔離開關、接地刀閘需要處于試驗所要求的狀態。

2.3現場試驗工作程序

1）將試驗設備安裝在電纜終端相應套管位置，調試好設備。試驗場地四周裝設圍欄，懸掛“止步，高壓危險！”標示牌。

2）測量被試電纜一相電纜的絕緣電阻，確認絕緣電阻合格。

3）將試驗引線接上被試電纜終端接頭的一相。

4）檢查試驗回路所有接線，檢查測量儀表，準備開始試驗。

5）合上試驗電源，調整變頻電源的頻率，將試驗回路調至諧振，此時調壓器置于初始位置。

6）將輸出電壓逐漸升至試驗電壓，保持試驗電壓60min，然后快速降壓至零，斷開試驗電源，高壓端掛接地線。

7）復測被試電纜A相的絕緣電阻。

8）試驗過程中如發生閃絡、擊穿或異常情況，應立即暫停試驗。委托方應安排人員檢查電纜是否需要處理，確定能否再次進行耐壓試驗。試驗方應檢查試驗設備是否損壞，如有損壞須立即檢修。

9）重新試驗時如再次發生閃絡或擊穿，委托方必須確認電纜經檢查處理后符合耐壓試驗要求，如符合要求則重復執行“第6步驟”，直至試驗完成。

10）重復“第2～9步驟”完成被試電纜其它二相試驗。

11）完成三相電纜試驗。

3.串聯諧振高壓試驗設備技術分析

3.1串聯諧振的產生

R.L.C串聯回路

所示為R、L、C串聯電路，在正弦電壓U作用下，其復阻抗為：

式中，電抗X＝XLXC，是角頻率ω的函數，L隨ω變化的情況如圖4所示。當ω從零開始向變化時，X從–∞向+∞變化，在ω＜ω0時，X＜0，電路為容性；在ω＞ω時，X＞0，電路為感性；

在此時電路阻抗Z(ω0)＝R為純阻性，電壓和電流同相。將電路此時的工作狀態稱為串聯諧振。

阻抗X隨ω變化而變的函數圖象

式(就是串聯電路發生諧振的條件。由此式可求得諧振角頻率ω0如下：

諧振頻率為：

由此可知，串聯諧振裝置的諧振頻率是由電路自身參數L、C決定的，與外部條件無關，故又稱電路的固有頻率。當電源頻率一定時，可以調節電路參數L或C，使電路固有頻率與電源頻率一致而發生諧振；在電路參數一定時，可以改變電源頻率使之與電路固有頻率一致而發生諧振。

3.2串聯諧振高壓試品電源的優點

1)所需電源容量

下面以額定電壓為110kV，電纜長度為2500m，截面積為630mm2的XLPE電纜為例，查表1數據得到該電纜的電容為0.188μF/km，其試驗參數估算如下。

試驗電壓：

高壓電抗器電感值：L=40H

試驗電壓頻率：f=36.6Hz

高壓試驗電流：I=14A

電源電流：I0≈50A

上述中試控股電纜如果用常規的交流高壓試驗設備進行耐壓試驗時，所需試品容量為P=14A×128kV=1792kVA，采用串聯諧振方法所需試驗電源的功率僅為P=50A×380V=19kW。