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电缆交流耐压串联谐振装置

电缆交流耐压试验常见技术难题解答

时间:2019-09-25        阅读:loading... 次        来源:致卓测控
文章标题:电缆交流耐压试验常见技术难题解答关  键 词:电缆交流耐压试验,电缆交流耐压试验常见技术难题解答概      述:交流耐压试验是鉴定电缆绝缘强度有效和直接的方法,是预防性试验的一项重要内容。由于电缆交流耐压试验电压一般比运行电压高,因此通过试验后,电缆有较大的安全裕度,因此交流耐压试验是保证高压电缆安全运行的一种重要手段。

交流耐压试验是鉴定电缆绝缘强度有效和直接的方法,是预防性试验的一项重要内容。

由于电缆交流耐压试验电压一般比运行电压高,因此通过试验后,电缆有较大的安全裕度,因此交流耐压试验是保证高压电缆安全运行的一种重要手段。

ZCVF-B电缆交流耐压串联谐振装置

一、电缆交流耐压试验简介及国标要求

1. 电缆直流耐压试验和交流耐压试验有什么不同点,两种电缆耐压试验的目的是什么?

通过直流耐压试验可以检查出电缆绝缘中的气泡、机械损伤等局部缺陷,通过直流泄漏电流测量可以反映绝缘老化、受潮等缺陷,从而判断绝缘状况的好坏。

如果对交联聚乙烯电缆施加直流电压,那么直流试验过程中在交联聚乙烯电缆及其附件中会形成空间电荷,对绝缘,有积累效应,加速绝缘老化,缩短使用寿命,同时,直流电压下绝缘电场分布与实际运行电压下不同。因此,直流试验合格的交联聚乙烯电缆,投入运行后,在正常工作电压作用下也会发生绝缘事故。通过施加交流试验电压,可以避免以上不足,并且可以有效地鉴别正常绝缘的绝缘水平。

电缆直流耐压试验一般选用ZC-540直流高压发生器来进行试验,而交流耐压试验则选用ZCVF-B电缆交流耐压串联谐振装置来进行试验。两种试验方法的测试原理、接线方法、实验步骤都不相同,需要详细了解的客户,可以到致电三新,获得更多更详细的资料。

2. 电缆交流耐压试验中,试验频率应该如何设置,频宽范围是多少?

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ZCVF-B电缆交流耐压串联谐振装置。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,可以得到更高的品质数(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。综合国内外有关技术资料,选择合适的试验频率范围是个比较重要的问题。在这方面,有一些不同的观点和提法。就目前的国内外的提法来看,我们总结可分成3类:第1类为较宽频率范围30~300Hz、20~300Hz、1~300Hz;第2类为工频范围,45~65Hz,45~55Hz;第3类为接近工频,35~75Hz。

3. 电缆的交流耐压试验应该遵循什么试验标准?

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。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,并推荐使用工频及近似工频(30~300Hz)的交流试验方法。

IEC60840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1.7U05min或1U024h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20~300Hz1.4U060min。

南方电网公司2004年发布的企业标准之《电力设备预防性试验规程》内容中在XLPE电缆主绝缘耐压试验一项中规定了电缆的交流耐压试验标准,其试验频率推荐为20~300Hz,35kV及以下电缆试验电压为1.6倍的相电压,110kV电缆试验电压为1.36倍的相电压,220kV及以上电缆试验电压为1.12倍的相电压。

4. 直流耐压试验、超低频交流耐压试验、变频串联谐振耐压试验三种试验方法有什么区别?

直流耐压试验的优点是适合于油纸电缆试验,体积最小,重量轻。

0.1Hz超低频交流耐压试验的优点是体积较小,重量较轻,需要的输入功率很小,适合现场型电缆耐压试验,油纸电缆和交联电缆均适用。

变频串联谐振耐压试验的优点是频率有可能调节到等于50Hz,和电缆运行时的频率一致。

缺点:直流耐压试验的缺点在于不适合交联电缆,会把本可以正常运行的交联电缆提前破坏。0.1Hz超低频交流耐压试验的缺点是制造技术不容易模仿,部分国产仪器性能不能达到国际质量标准。变频串联谐振耐压试验的缺点是设备仍然很重(达到300公斤左右);现场接线比较烦琐,需要5-8件部件相互连接;设备须要380V三相电源,需要输入功率过大(5~15kVA)。

二、电缆交流耐压试验装置选型

1. 长度4km、截面积300mm2的10kV电缆,在进行交流耐压试验时,应该用多大容量的串联谐振?

电缆10kV,长度4000米,截面积300mm2,电容量≤1.48μF,试验频率30~300Hz,试验电压22kV,频率取35Hz.

试验电流 I=2πfCU试 =2π×35×1.48×10-6×22×103=7.2A
对应电抗器电感量 L=1/ω2C=15H 

设计四台电抗器,使用电抗器4台并联可满足要求,则单节电抗器为54kVA/27kV/2A/60H

串联谐振装置容量定为216kVA/108kV,27kV,分四节电抗器,电抗器单节为54kVA/27kV/2A/60H通过组合使用能满足上述被试品的试验要求。

这种规格的串联谐振,还可以由于一下试验:

(1) 电缆10kV,长度4000米,截面积300mm2,电容量≤1.48μF,试验频率30~300Hz,试验电压22kV。

(2) 电缆35kV,长度1200米,截面积300mm2,电容量≤0.228μF,试验频率30~300Hz,试验电压52kV。

(3) 35kVPT,CT,开关、母线等设备交流试验试验,试验频率30~300Hz,电压95kV。

(4) 35kV/35000kVA变压器的交流试验试验,电容量≤0.015μF,试验频率45~65Hz,试验电压68kV。

2. 10kV/300mm2电缆交流耐压试验应该选择多大容量的串联谐振?

串联谐振装置容量定为165kVA/25kV;分三节电抗器,电抗器单节为55kVA/25kV/2.2A通过组合使用能满足上述被试品的试验要求。20kW激励变压器1台、20kW变频电源1台、55kVA/25kV高压电抗器3节、30kV电容分压器1套

3. 6/10kV的电缆需要我们给做耐压试验,试验方案怎么做?

6/10kV电缆试验方案:

(1) 电缆供应商送到现场后,外观检查和出厂试验报告无问题,由施工(或试验人员)处理好电缆头的爬电路径,先用2500V绝缘电阻测试仪测量绝缘电阻无问题后,做10kV直流泄漏三相平衡且在30mA以下,可做下一步。

(2) 第一步试验合格后,可以敷设电缆。敷设电缆时,电缆的弯曲半径应严格按规范要求,弯曲半径过小会损伤电缆。电缆敷设完毕,再处理两头的爬电路径,用2500V绝缘电阻测试仪测绝缘电阻无问题,并三相基本相同。做直流16kV泄漏试验,三相泄漏基本差不多,且不超35mA,这样才算合格。

(3) 第二次试验合格后可以做电缆头了,中压电缆头施工应严格按《电缆附件说明》上的尺寸,特别是应力管的位置和半导体层与铜屏蔽带尺寸(断口一定要平直),主绝缘层表面要处理干净,爬电距离(路径)长度足够,主绝缘套管要套住引线的端子(防止芯线进水)。电缆头做好后,再次用2500V绝缘电阻测试仪测量绝缘电阻(三相平衡)后,再次做直流泄漏试验,按《交接试验标准》,试验电压逐步升高至24kV(15min),泄漏电流小于50mA(电缆越短,泄漏值应越小),且三相基本平衡。

4. 35kV电缆耐压试验装置有什么特点?

(1) 调频及功率元件使用先进的日本进口的优质元器件;

(2) 充分利用现有资源,完全独立自主开发和设计及生产该设备的所有组成部分:变频电源、励磁变压器、高压电抗器、电容补偿器和高精度电容分压器;

(3) 具备全自动(自动调谐、自动升压)、全手动(手动调谐、手动升压)以及半自动(自动调谐、手动升压及手动调谐、自动升压)的多种功能,可任意切换使用;

(4) 具备试验电压、加压时间、报警电流整定、报警电压整定、频率范围、起始电压的设置;

(5) 具备放电保护功能,在试品发生闪络时,或其他原因造成的谐振回路突然失谐,变频控制电源立即自动快速切断输出,并显示保护类型和闪落电压值;

(6) 测量显示输出电压、输出频率及加压时间、保护动作类型等相关信息,在试验完成时电压自动下降到零位;

(7) 大液晶全中文界面平台技术,全触摸屏操作,数据保存;

(8) 技术特点要点归纳;

(9) 先进的数字、功率技术:功率器件采用国外新推出的集驱动、保护和功率变换为一体的智能功率模块(IPM),极大的提高了整机的可靠性,减少了体积和重。

5. 在35kV电缆交流耐压试验中,为什么大家都选用串联谐振作为耐压装置?

(1) 所需电源容量大大减小。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1/10-1/30。

(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。

三、电缆交流耐压试验方法

1. 电缆交流耐压试验的方法是怎样的,在试验时要注意些什么问题?

(1) 检查试验电源、调压器和试验变压器正常。按接线图准备试验,保证所有试验设备、仪表仪器接线正确、指示正确。

(2) 一切设备仪表接好后,在空载条件下调整保护间隙,其放电电压为试验电压的110%~120%范围内(如采用串联谐振,需要另外的变压器调整保护间隙)。并调整试验电压在高于试验电压5%下维持2min后将电压降至零,拉开电源。

(3) 经过限流电阻R在高压侧短路,调整过流保护跳闸的可靠性。

(4) 电压和电流保护调试检查无误,各种仪表接线正确后,即可将高压引线接到被试绕组上进行试验。

(5) 升压必须从零开始,升压速度在40%试验电压以内可不受限制,其后应均匀升压,速度约每秒3%的试验电压。升至试验电压后维持规程所规定时间。

(6) 将电压降至零,拉开电源,该试验结束。

2. 电缆交流耐压试验的方法有哪些?应该用什么设备进行电缆耐压试验?

(1) 超低频0.1Hz耐压试验

因被试XLPE电缆的电容量很大,工频试验时所需试验变压器的容量也要很大,导致试验设备笨重而不适于现场使用。采用0.1Hz作为试验电源,理论上可以将试验变压器的容量降低到1/500,试验变压器的重量可大大降低,可以较容易地移动到现场进行试验。目前,此种方法主要应用于中低压电缆的试验,由于试验条件的真实性毕竟不如近工频交流电压,电压等级偏低,还不能用于110kV及以上的高压电缆试验。这种试验可以用SXCDP超低频耐压装置进行。

(2) 串联谐振耐压试验

谐振耐压试验方法是通过改变试验系统的电感量和试验频率,使回路处于谐振状态,这样试验回路中试品上的大部分容性电流与电抗器上的感性电流相抵消,电源供给的能量仅为回路中消耗的用功功率,为试品容量的1/Q(Q为系统的谐振倍数);因此试验电源的容量在降低,重量大大减轻。谐振耐压试验系统按调节方式分为调感式(VISR)和调频式(VFSR)两种。

可调电感型谐振试验系统可以满足耐压要求,但由于重量大,可移动性差,主要用于试验室。变频串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容实现电容谐振,在被试品上获得高电压、大电流,是当前高电压试验的一种新的方法与潮流,在国内外已经得到广泛的应用。

3. 在交流耐压试验中,放电球隙有什么作用?其距离怎么确定?

由于交流耐压试验电压较高,在试验过程中对设备绝缘有一定损伤。如果试验过程中出现误操作,如升压速度过快,使试验电压超过耐压值或者试验过程中产生谐振过电压等,都会使被试品遭受更高电压的威胁。因此为了防止在试验过程中被试品上出现的高电压超过其耐压值,需为其并联一个球隙,适当调节球隙距离,控制放电电压值在定范围内,即可限制作用在被试品上的电压,使其得到保护。

正式进行交流耐压试验前,应先对保护球隙距离进行整定。先把球隙距离调整得较大些,断开被试品上的高压接线,接上球隙,然后升高电压至试验电压值的1.1~1.2倍,逐渐转动接地侧球上的手轮,使球隙距离减小,直到球隙放电。然后保持此距离不变,将调压器降到零位,至少经过两分钟后,再次升高电压进行校验,要求放电电压稳定在规定的范围之内,若满足此条件,则认为球隙距离整定合格。

4. 怎么判断电缆交流耐压试验结果,电缆交流耐压试验的判断准则是什么?

橡塑电缆优先采用20~300Hz交流耐压试验。 不具备上述试验条件或有特殊规定时,可采用施加正常系统相对地电压24h方法代替交流耐压。

(1) 检查试验电源、调压器和试验变压器正常。按接线图准备试验,保证所有试验设备、仪表仪器接线正确、指示正确。

(2) 一切设备仪表接好后,在空载条件下调整保护间隙,其放电电压为试验电压的110%~120%范围内(如采用串联谐振,需要另外的变压器调整保护间隙)。并调整试验电压在高于试验电压5%下维持2min后将电压降至零,拉开电源。

(3) 经过限流电阻R在高压侧短路,调整过流保护跳闸的可靠性。

(4) 电压和电流保护调试检查无误,各种仪表接线正确后,即可将高压引线接到被试绕组上进行试验。

(5) 升压必须从零开始,升压速度在40%试验电压以内可不受限制,其后应均匀升压,速度约每秒3%的试验电压。升至试验电压后维持规程所规定时间。

(6) 将电压降至零,拉开电源,该试验结束。

如果试验中未发生击穿放电现象,则认为试验通过。

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