HZBP-75kVA/75kV/1A
 
变频串联谐振试验成套装置
 
 
 
第一部分 产品概述
 
该装置主要针对10kV、35kV、110kV电缆， 110kV及以下电压等级GIS，开关等变电站设备的交流耐压试验设计制造。具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。
 
该装置主要由变频控制电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器、补偿电容器组成。
 
一、串联谐振在电力系统中应用的优点：
 
1、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。
 
2、设备的重量和体积大大减少。串联谐振电源中，不但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，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。
 
3、改善输出电压的波形。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，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。
 
4、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。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，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。所以，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。
 
5、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。
 
 
 
二、我公司调频谐振装置主要功能及其技术特点：
 
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，方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。
 
工作模式为：全自动模式、手动模式、自动调谐手动升压模式.
 
4、能存储和异地打印数据，存入的数据编号是数字，方便的帮助用户识别和查找。
 
5、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、采用了DSP平台技术，可以方便的根据用户需要增减功能和升级，也使得人机交换界面 为人性化。
 
三、选用导则
 
1、电缆的交流耐压试验
 
目前在国际和国内已有越来越多的XLPE交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原有的充油油纸绝缘的电力电缆。但在交联电缆投运前的试验手段上由于被试容量大和试验设备的原因，很长时间以来，仍沿袭使用直流耐压的试验方法。近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对XLPE交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。有的研究观点认为XLPE结构具有存储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放掉直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿。国内一些研究机构认为，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同。直流试验也不能真实模拟运行状态下电缆承受的过电压，并有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺上的缺陷。因此，使用非直流的方法对交联电缆进行耐压试验就越来越受到人们的重视。目前，在中低压电缆上国外已使用  频电源（VLF）进行耐压试验。但由于此类VLF的电压等级偏低，尚不能用于110kV及以上的高压电缆试验。
 
2、试验频率
 
由于电缆的电容量较大，采用传统的工频试验变压器很笨重，庞大，且大电流的工作电源在现场不易取得。因此一般都采用串联谐振交流耐压试验设备。其输入电源的容量能显著降低，重量减轻，便于使用和运输。初期多采用调感式串联谐振设备（50Hz），但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因此现在大都采用调频式（30-300Hz）串联谐振试验设备，可以得到  的品质数（Q值），并具有自动调谐、多重保护，以及低噪音、灵活的组合方式（单件重量大为下降）等优点。
 
国际大电网会议第21、09工作组发布的《试验导则》，建议频率范围为30-300Hz。但实际上 低一些频率也具有较好地等效性。IEC60840和IEC62067标准草案（2001年和2000年）就规定可采用20-300Hz。
 
3、依据标准
 
由于设备容量和体积等问题，目前国家尚无高压电力电缆敷设后在现场进行交流耐压试验的相应标准。但对直流耐压试验的标准,由于前面所述原因人们也产生了一些疑问。CIGRI国际大电网工作会议21工作组的《高压挤包绝缘电缆竣工验收试验建议导则》中对目前采用的直流耐压试验方法提出疑议，并  使用工频及近似工频（30-300Hz）的交流试验方法。IEC 60840标准中在45-150kV敷设后电缆试验标准中除原直流试验标准外，增加了1.7U0 5分钟或1U0 24小时的交流试验标准。而在220kV等级中IEC 62067/CD草案中则取消了电缆敷设后试验中直流试验的标准，只有交流试验的要求，即 20-300Hz 1.4U0 60分钟。为了 有效的对施工后的交联电缆进行交接试验,华北电力集团公司在《电力设备交接和预防性试验规程》修订内容中在电缆主绝缘耐压试验一项中增加了电缆的交流耐压试验标准。之后，国内很多地方也相应的  了地方性试验标准，其试验频率大多都在30-300Hz，中低压电缆试验电压为1.6-2.0倍的相电压，高压电缆试验电压一般都在1.4-1.7倍的相电压，具体根据各个地方略有不同，浙江  中低压电缆试验频率为45-65 Hz，高压电缆试验频率为35-75 Hz。
 
第二部分 HZBP-270kVA/270kV变频串联谐振试验装置设备应用
 
（一）交   电缆的交流耐压
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
（二）主变、开关等的交流耐压试验
 
第三部分 HZBP-270kVA/270kV变频串联谐振试验装置
 
一、HZBP-指生产厂家型号
 
270指设备能输出的最大额定容量，单位为kVA
 
 270指设备能输出的电压等级，单位为kV；
 
二、HZBP-270kVA/270kV变频串联谐振试验装置技术指标
 
1．额定电压：
 
45kV---满足10kV电缆的交流耐压试验；工作频率：30-300Hz,
 
试验电压≤22kV,试验时间5min；
 
90kV---满足35kV电缆的交流耐压试验；工作频率：30-300Hz,试验电压≤52kV,试验时间60min；
 
135kV---满足110kV电缆的交流耐压试验；工作频率：30-300Hz,试验电压≤128kV,试验时间60min；
 
270kV---满足110kV及以下电压等级GIS，开关等变电站设备的交流耐压试验；工作频率：30-300Hz,试验电压≤265kV,试验时间1min；
 
2．输出电压波形畸变率：<1.0％
 
3.允许连续工作时间：额定条件下一次性工作60分钟；
 
4．装置自身品质因数：Q>50
 
，开关等试验满负荷时品质因数：Q>20（与负载相关）
 
6．输入电源：三相380V或单相220V
 
7．频率调节范围：30Hz～300Hz
 
8．系统测量精度：1.5％
 
9．装置具有过压、过流、零位启动等保护功能
 
三、设备遵循标准     
 
《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》       GB50150-2016
 
《电力设备预防性试验规程》                     DL/T596-1996
 
《高压谐振试验装置》                           DL/T 849.6—2004  
 
《电抗器》                                     GB10229.88
 
《耦合电容器和电容分压器》                     IEC358(1990)
 
《电力变压器》                                GB1094.5-2003　　　　　　
 
《外壳防护等级》                               GB1094.1-GB1094.6-96  　　　　　
 
《高电压试验技术》                             GB/T16927.1~2-1997　  
 
 
 
四、被试品对象及试验要求
 
1、110kV及以下电压等级开关、GIS（7个间隔）等变电站设备的交流耐压试验，试验频率30-300Hz，试验电压不超过265kV，试验时间1min。
 
2、110kV/63000kVA主变全绝缘的交流耐压试验，电容量≤0.02uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过160kV，试验时间1min。
 
4、35kV/300mm2电缆1km的交流耐压试验，电容量≤0.1945uF，试验频率30-300Hz，试验电压不超过52kV，试验时间60min。
 
7、110kV/300mm2电缆0.2km的交流耐压试验，电容量≤0.029uF，试验频率30-300Hz，试验电压不超过128kV，试验时间60min。
 
10、10kV/300mm2电缆3km的交流耐压试验，电容量≤1.1265uF，试验频率30-300Hz，试验电压不超过22kV，试验时间5min。
 
五、装置主要技术参数及功能
 
 
 
额定容量：270kVA；
 
 
输入电源：单相220或三相380V电压，频率为50Hz；
 
 
额定电压： 90kV；135kV；270kV；
 
 
额定电流： 3A；2A；1A；
 
 
工作频率：30-300Hz；
 
 
装置输出波形：正弦波
 
 
波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%；
 
 
工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟；
 
 
温    升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K；
 
 
品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)；
 
 
保护功能： 对被试品具有过流、过压及试品闪络保护(详见变频电源部分)；
 
 
测量精度：系统有效值1.5级； 
六、工作环境
 
环境温度：－10℃–50℃;
 
相对湿度：≤90%RH;
 
海拔高度:  ≤1000米；
 
七、装置容量确定
 
设计6节电抗器，则单节电抗器为45kVA/45kV/1A/110H，装置总容量为270kVA。
 
1、110kV/63000kVA主变全绝缘的交流耐压试验，电容量≤0.02uF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过160kV，试验时间1min。
 
使用电抗器四节串联（系数1.2），则L=110×4×1.2=528H ，则：
 
试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√528×0.02×10-6)=49Hz
 
试验电流：I=2πfCU试 =2π×49×0.02×10-6×160×103=0.99A
 
2、35kV/300mm2电缆1km的交流耐压试验，电容量≤0.1945uF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV，试验时间60min。
 
使用电抗器两节串联（系数1.05）三组并联，则L=110×2×1.05/2=115.5H ，则：
 
试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√115.5×0.1945×10-6)=33.58Hz
 
试验电流：I=2πfCU试 =2π×33.58×0.1945×10-6×52×103=2.13A
 
3、110kV/300mm2电缆0.2km的交流耐压试验，电容量≤0.029uF，试验频率30-300Hz，试验电压不超过128kV，试验时间60min。
 
使用电抗器三节串联（系数1.1）两组并联，则L=110×3×1.1/2=181.5H ，则：
 
试验频率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√181.5×0.029×10-6)=69.37Hz
 
试验电流：I=2πfCU试 =2π×69.37×0.029×10-6×128×103=1.62A
 
八、装置容量定为270kVA/270kV，分六节电抗器，电抗器单节为45kVA/45kV/1A/110H，使用电抗器串并联能满足上述被试品的试验要求。  
 
试验时设备使用关系列表
 
  
 
   
 
    
 
     
 
设备组合
 
被试品对象
 
 
     
 
电抗器
 
45kVA/45kV六节
 
 
     
 
激励变压器输出端选择
 
 
     
 
试验电压（kV）
 
 
    
 
    
 
     
 
110kV/63000kVA主变
 
 
     
 
使用电抗器四节串联
 
 
     
 
8kV
 
 
     
 
≤160kV
 
 
    
 
    
 
     
 
110kV及以下电压等级GIS，开关等变电站设备
 
 
     
 
使用电抗器六节串联
 
 
     
 
16kV
 
 
     
 
≤265kV
 
 
    
 
    
 
     
 
35kV/300mm2电缆1km
 
 
     
 
使用电抗器两节串联
 
三组并联
 
 
     
 
4kV
 
 
     
 
≤52kV
 
 
    
 
    
 
     
 
110kV/300mm2电缆0.2km
 
 
     
 
使用电抗器三节串联
 
两组并联
 
 
     
 
8kV
 
 
     
 
≤128kV
 
 
    
 
    
 
     
 
10kV/300mm2电缆3km
 
 
     
 
使用电抗器六节并联
 
（其中三节接地）
 
 
     
 
4kV
 
 
     
 
≤22kV