高压电缆耐压打压试验设备

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置、高压电缆耐压打压试验设备

1并联电抗器的感应电压试验简介

由于并联电抗器在试验回路中以感性负载呈现，中试控股因此需要在试验回路中增加大量的容性负载来补偿无功，根据感应电压试验要求，试验的电压要达到1.8Ur／√3，由于并联电抗器在设计中间隙铁芯的伏安特性在铁磁材料饱和与非饱和状态下存在拐点，根据法拉第电磁感应原理，感应电动势为：

E=4.44fNφ

式中．E——感应电动势

f——频率

N一绕组匝数

φ一磁通量

中试控股从上式可以看出，当感应电动势增加时，欲保持磁通密度不变，在匝数一定的情况下，就必须相应提高试验频率，因此并联电抗器感应电压试验时，试验电源的频率一般为150Hz~200Hz为宜。

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置、高压电缆耐压打压试验设备中试控股并联电抗器的感应电压试验在高电压下需要很大的无功功率，必须要有额定容量足够的电源，根据GB1094.3-2018《电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》中关于带有局部放电测量的感应电压试验(IVPD)的规定，试验电压施加于电抗器绕组两端，在不大于0.4×UI／√3的电压下接通电源，升高电压至0.4×UI／√3，进行背景局放量的测量，再升至1.2×UI／√3，保持至少1分钟以进行稳定的局放测量，然后升至测量电压1.58Ur／√3，保持至少5min以进行稳定的局放测量，再升至增强电压1.8
Ur／√3，保持时间按下述：

(1)当试验频率等于或小于2倍额定频率：Imin。

(2)当试验频率超过两倍额定电压频率时：120×额定频率/试验频率（s），不少于15s。

增强电压保持之后立刻不间断地将电压降至测量电压保持1h并进行局放量测量，完毕后，降低电压至1.2× UI／√3，保持1min并进行稳定的局放测量，然后降至0.4×UI／√3，再次进行背景局放量的测量，最后，将电压降至0.4×UI／√3的电压下，切断电源。

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置、高压电缆耐压打压试验设备试验持续时间如图1所示。

图1并联电抗器ACLD试验加压顺序

在施加试验电压的1h期间，每隔5min监测并记录放电量，高压侧放电量的连续水平不大于100pC，且过程中局放水平的增量不大于50pC。

2试验方案的确定与参数计算

中试控股根据前述的串联谐振原理和并联电抗器感应电压试验要求，以一台500kV并联电抗器为例，其参数见表1。

设计一种新的并联电抗器感应电压试验回路，该方法采用一台特高压中间变压器，参数见表2，其低压端连接电容器组作为容抗补偿，试品作为感抗，供电电源使用变频电源，其通过励磁变一端连接中间变压器高压端中性点，另一端连接试品中性点，整个回路呈一个串联谐振回路，如图2所示。

图2：试验接线原理图

试验前，为保证谐振条件，必须确定并联电抗器的感抗和补偿电容器组的容抗，然后根据确定的试品感抗和补偿容抗来调节变频电源的频率，以达到谐振状态：由于局放频率较高，一般试品及中间变的入口电容都需考虑，进行补偿计算时，试品及中间变的感性无功功率、容性无功功率及有功功率都应当考虑在内，进而对合成后的参数进行精确计算。

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置、高压电缆耐压打压试验设备通过能量积分法计算得中间变入口电容3 501pF(高压侧)，试品入口电容1 250pF，试品套管电容量544pF，中间变套管电容量，试品电感5.4505H，进而计算中间变及试品的有功损耗为300kW。

3试验方案计算

局放试验拟选定频率为200Hz，中间变变比K=6.5，励磁变变比K=11.11；中间变与试品在1.8倍额定电压下的有功损耗为300kW，具体计算过程见表3。

4试验过程与结果

按照图2接线方式试验，利用多通道感应电压检测仪检测高压首端感应电压型号，加压顺序按图1要求，每隔5min记录一次试验结果，试验过程中变频电源输出电压、电流稳定，补偿电容组工作正常，试验结果如表4所示，满足技术协议感应电压量小于100pC的要求，表明该并联电抗器试验刻个，同时也验证了新的并联电抗器感应电压试验方法的可靠性。

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置

一、满足试品范围

1、11kV/300mm2电缆1km交流耐压试验，电容量≤0.3755uF，试验频率30-300Hz，试验电压28kV，试验时间5min。

2、10kV开关等电气设备的交流耐压试验，试验频率30-300Hz，试验电压不超过42kV，试验时间1min。

二、中试控股装置主要组成

1、变频电源 ZSBP-4kW

2、激励变压器 ZSJL-3kVA

3、高压电抗器 ZSDK-22kVA/22kV

4、电容分压器 ZSFY-3000pF/50kV

三、ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置、高压电缆耐压打压试验设备主要功能及特征

中试控股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。

特点：

1、装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能，过压过流保护值可以根据用户需要整定，试品闪络时闪络保护动作并能记下闪络电压值，以供试验分析。

2、整个装置单件重量很轻，便于现场使用。

3、装置具有三种工作模式：全自动模式、手动模式、自动调谐手动升压模式；方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。

4、能存储和异地打印数据，存入的数据编号是数字，方便识别和查找。

5、中试控股装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，扫频方向可以向上、向下选择，同时液晶大屏幕显示扫描曲线，方便使用者直观了解是否找到谐振点。

6、ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置采用DSP平台技术，中试控股可根据用户需要增减功能和升级，人机交换界面更为人性化。

7、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。

8、设备的重量和体积大大减少。串联谐振装置中，省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，中试控股使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/10-1/30。

9、有效改善输出电压波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效防止了谐波峰值对试品的误击穿。

10、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q，而用并联谐振或者试验变压器做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。串联谐振能有效的找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。

11、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且不会出现任何恢复过电压。

四、主要技术参数

1.中试控股额定容量：44kVA

2.额定电压：22kV；44kV

3.额定电流：2A；1A

4.测量精度：系统有效值1.5级

5.工作频率：30-300Hz

6.装置输出波形：正弦波

7.品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)

8.波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%

9.输入电源：单相220或三相380V电压，频率为50Hz

10.工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟

11.温 升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K

12.保护功能：过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能

13.环境温度：－20℃-55℃

14.相对湿度：≤90%RH

15.海拔高度:≤3000米

五、中试控股ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置容量验证

装置容量定为44kVA，分两节电抗器，电抗器单节为22kVA1A

六、试验时设备组合方式

组合方式

被试品对象 电抗器选择

（22kVA/22kV两节） 激励变压器

输出端选择 试验电压(kV)

10kV/300mm2电缆1km 使用电抗器两节并联 1.5kV ≤22kV

10kV开关等电气设备 使用电抗器两节串联 3kV ≤42kV

七、中试控股系统配置参数

(一)ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置、高压电缆耐压打压试验设备变频电源ZSXZ-4kW 1台

1)额定输出容量：4kW

2)工作电源：220/380±10%V（单/三相），工频

3)输出电压：0–400V

4)额定输入电流：10A

5)额定输出电流：10A

6)电压分辨率：0.01kV

7)电压测量精度：1.5%

8)频率调节范围：30–300Hz

9)频率调节分辨率：≤0.1Hz

10)频率稳定度：0.1%

11)运 行 时 间：额定容量下连续60min

(二)激励变压器ZSJL-3kVA

1)额定容量：3kVA

2)输入电压：0-400V

3)输出电压：1.5/3kV

4)结 构：干式

6)重 量：约35kg

(三)高压电抗器ZSDK-22kVA/22kV

1)额定容量：22kVA;

2)额定电压：22kV

3)额定电流：1A

4)电 感 量：110H/单节

5)品质因素：Q≥30 (f=45Hz)

6)结 构：干式

(四)电容分压器ZSFY-3000pF/50kV

1)额定电压：50kV

2)高压电容量：3000pF

3)介质损耗：tgσ≤0.5%

4)分 压 比：1000：1

5)测量精度：有效值1.5级

6)重 量：约8kg

(五)中试控股ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置补偿电容器ZSBC-20000pF/40kV

1)额定电压：40kV；

2)高压电容量20000pF；

3)重量：8kg；

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置、高压电缆耐压打压试验设备在电阻、电感、电容串联电路中，电路的端电压和总电流处于同一相位，称为串联谐振。串联谐振的特点是电路为纯电阻电路，端电压和总电流同相。此时，阻抗最小，电流最大。它可以产生比电源电压高很多倍的电感和电容。在电力工程中，由于过电压和大电流会损坏电气设备，应避免串联谐振。

中试控股串联谐振的五个特征是什么？

特征1：电气稳定性高，可靠性高。采用进口元件作为功率转换的核心，电压输出和频率输出稳定，保护功能完善，经过多次高压直接短路接地试验，系统仍处于良好状态，系统具有较强的过载能力。

特征2：自调谐功能强。当系统自动调谐时，从30 Hz到300 Hz，显示扫描曲线，用户可以直观地看到系统的调谐过程。扫描完成后，系统在±5Hz范围内进行0.01Hz分辨率的频率精细扫描，最终准确锁定谐振频率。

特征3：支持多种测试模式。该系统支持“自动调谐手动调压”、“自动调谐自动调压”和“手动调压”等测试模式。建议采用“自动调谐手动调压”模式，既能快速找到谐振点，又能通过手动调压控制测试过程。

特征4，系统具有友好的人机界面。测试参数设置，测试控制和测试结果显示在同一屏幕上，直观清晰，具有自动定时和操作提示功能。全触屏操作和显示，具有测试数据存储和查询功能。

特征5：保护功能强。具有零保护、过电压保护、过电流保护、闪络保护等功能，保证了系统的可靠性。