串联谐振耐压试验装置结构分析

发布日期：2020-05-15　点击：1028次

  随着电力系统应用技术的革新与发展，交联聚乙烯电力电缆(XLPE)在很多领域逐渐取代油浸纸绝缘电缆得到广泛应用，为检验投运前电缆的敷设和安装质量和投运后电缆的绝缘强度，都应对电缆进行耐压试验。计控厂电力试验车间负责本钢各级厂矿变电所、配电站的各种高压设备的绝缘检测和保护试验。多年来一直采用直流耐压手段对交联电缆进行绝缘强度的考核，直流耐压对于 XLPE 电缆可产生绝缘破坏的积累效应，从而加速电缆绝缘的老化、劣化，增加电缆接地、短路的故障率，威胁系统运行安全。实践证明，只有对电缆进行交流耐压，才能有效减少对绝缘的破坏程度，提高电缆运行寿命。近年来，经过短暂应用的超低频 0． 1HZ 耐压试验就其等效性还有待进一步研究，并且由于试验设备容量所限只能用于 10KV 及以下电缆的耐压试验。  早期检测电缆绝缘强度和绝缘状况的技术手段通常采用直流耐压手段，该项技术虽然具有试验容量低、试验效果直观等优点，但其试验机理不是模拟高压电气设备运行状况，并且对电缆造成潜在的运行危害，对于交联聚乙烯电力电缆(XLPE)采用直流耐压技术所存在的弊端主要表现在以下几个方面:

  (1)由于直流电压施加于电缆绝缘上时所形成的电场分布与交流电场不同，所以直流耐压试验不能真实反映被试电缆在运行状态下的过电压能力。

  (2)研究表明，基于 XLPE 电缆结构的特点，其具有存积单极性残余电荷的能力，在直流电场作用后，存积的残余电荷若不能有效的释放掉，投运后叠加在直流残余电荷上的交流电压峰值可能致使电缆发生击穿。

  (3)在对 XLPE 电缆进行直流耐压试验时，由于空间电荷效应的作用，施加于被试电缆绝缘上的电场强度可比电缆绝缘工作电场强度高十几倍，即便通过了直流耐压试验，被试电缆的绝缘也将受到严重的损伤。

  (4)XLPE 电缆致命的一个弱点使绝缘内易产生水树枝，一旦产生水树枝，在直流电压下会迅速转变为电树枝，并形成放电，加速了绝缘劣化，以致于运行后在工频电压作用下形成击穿。

  串联谐振基本原理

  变频串联谐振的等效性经国内外研究已经得到了普遍的认可，并得到了广泛的推广应用。变频串联谐振耐压试验方法是通过合理配置试验回路中的电容器、电抗器，并改变试验系统的试验频率(范围30 － 300HZ)，人为造成试验回路谐振，使试品上的电流大部分为容性电流与感性电流相减后电流，试品消耗的功率仅接近电源有功功率，从而有效降低

  试验电源容量，试验设备重量大大减轻。

  串联谐振电源在电力系统应用的优点

  变频串联谐振耐压试验装置具有如下优点(特点):

  (1)所需的试验电源的容量较小。依据串联谐振原理，被试品上的试验电压为电源电压的 Q 倍(Q为品质因数，一般大于 30)，即品质因数 Q 越高，所需试验电源的容量越小。

  (2)成套设备灵活、轻便。由于试验装置的谐振电抗器可以根据需要采用串并联方式使用，单体设备可以做的轻便灵活，单体重量可以大大减轻，适合于流动现场的使用。

  (3)输出电压的波形良好。由于谐振电抗器 L与被试品 Cx 构成的高压谐振回路是一个良好的滤波回路，因此，被试品 Cx 上获得的电压波形为良好的正弦波。

  (4)对被试品的破坏作用小。当被试品的绝缘薄弱部位被击穿时，谐振回路将失去谐振条件，高压回路和低压回路的电流会快速减小，可防止大的短路电流对击穿点的过分烧蚀，使被试品受到的损伤降到最低。

  (5)防止恢复过电压的产生，试品发生击穿时，因处于谐振状态，高电压随即消失，电弧瞬间熄灭，由于恢复电压的再建立过程很长，从而防止任何恢复过电压。

  由于谐振电路具有良好的选择性，在通信与电子技术中得到了广泛的应用。比如，串联谐振时电感电压或电容电压大于激励电压的现象，在无线电通信技术领域获得了有效的应用，例如当无线电广播或电视接收机调谐在某个频率或频带上时，就可使该频率或频带内的信号特别增强，而把其他频率或频带内的信号滤去，这种性能即称为谐振电路的选择性。所以研究串联谐振耐压试验装置有重要的意义，下面就以华天电力BPXZ串联谐振耐压试验装置为例来分析耐压试验装置的结构。

  串联谐振耐压实验装置结构分析

1.1.1 电源

1. 380V的市电,详细接法请务必按照。

2. 4.4.0励磁变压器接法的说明中连接!

1.1.2 操作面板说明

  1. 电源开关：负责计算机部分的电源供给。

  2. 电源指示：总电源上电指示，空气开关合上时点亮。

  3. 复位：负载失谐、变频源过热以及其它保护动作后的故障复位。

  4. 停止：发生紧急情况的应急中断按键。

  5. 信号：用于接入分压器低压臂，最大电压 100V，输入阻抗 10M。

  6. 接地：用于系统安全接地。

  7. 液晶显示器：用于系统各参数、波形、菜单等的显示。

  8. 输入：电源接入。10KW 以下通过中间变压器接入，10KW 以上直接在 380V

电源电源的两根火线上接入。

  9. 输出：调频电源输出至励磁变压器输入。

  10. 大容量控制台的输入输出的接线柱在箱体背面的下部分。

  1.1.3 接通电源：

操作箱在上电后启动“电源开关”,“电源指示”灯亮，液晶点亮显示。注意：仪器两侧开孔处的风扇在运行则表示表示仪器内部功率器件正常工作。否则表示仪器内部过热或上次试验时没有复位。此时应该切断电源，将仪器置于通风处静置1小时左右，待内部适当降低温度后再启动电源。当风扇经常性的不启动时，建议立即与厂家联系。当设备出现不可恢复性故障时，请不要自行拆卸仪器。

  1.2.0 触摸屏显示器：调频电源的控制屏幕为全触摸屏，你只需要在屏幕上要操作的位置轻轻点击，即可以进行操作。

  1.2.1 开机后，液晶的显示界面如图 2 所示。

  1. 自动、手动：选择试验模式；

  2. 设置：各种试验参数的设置；

  3. 资料：查看和输出试验记录；
  4. 时间：设置试验时间；

  1.2.2 试验参数设置：在每次试验前必须正确设置当次试验是的各种参数！点击“设置”后，液晶的显示界面如图 3。

  试验频率：选择自动调谐时的频率区间，自动调谐时在此区间内扫频。

  1.下限频率最高为 100HZ，上限频率最低为 150HZ。

  2.当第一次试验时建议采用 30HZ～300HZ 进行扫描。

  3.当已经知道大概频率范围时，可以选定在适当的频率段扫描，以减少试验时间。

  输出电压：设置调谐时输出电压的初此值。

  1. 对 Q 值较低的试品如发电机、电动机，初此值设定为 30～40V；

  2. 对 Q 值较高的试品如电力电缆、变压器、GIS 等，初此值设定为 10～15V。试验电压：设置试验电压的最高值。

  我们的电压跟踪系统具备自动校核较大电压波动的功能，但电网电压的波动幅度较小，由此而引起的高压电压的波动也在仪器的捕捉范围内，因此，我们强烈建议你在设置试验电压时，将“试验电压”的数值设定为比要施加的试验电压低 5％Ue。

  报警电压：设置试验电压的极限值，电压超过时自动终止试验。一般比试验电压高 10%。

  报警电流：设置输出电流的最高值。在不知道实际试验电流的情况下，一般将其设置成装置额定电流的 2/3。

  运行时间：设置试验电压的加压时间。00:01 指试验时间为 1 分钟，其余的依此类推。

  电压比：用于设置分压器的分压比。一般在出厂时已经设置完毕，现场试验时不能调整，以免计量的电压不对。之所以在界面上保存此项，是用于在一定的时候效验分压器。

  确认：移动需要设置的位置。当设置完某一参数后，点击“设置”自动保存该参数并进入下以设置项。

  1～0：数字键：选择需要设置的数值。

  020.00 位置：按数字时显示需要值。

  退格：改变设置位数。

  返回：设置完成后返回到图 2 界面。

  点击“返回”后，保存所有设置了的参数，进入到试验界面。

  注意：因为你是第一次使用我们的设备，建议在进行试验操作前仔细检查你的当次设置是否符合试验要求。具体做法就是在试验前你再次点击“设置”，进入图 3 界面，依次检查每一项参数，确认与试验要求符合后再点击“返回”进入待试验的图 2 界面。

  1.3 励磁变压器：

  1. A1、A2 等高压端的电压值是根据用户试品对象特殊设计的，不能接错。

  2. 一般在对试验电压低、电流大的试品试验时接较低电压端，反之接较高电压端。

  3.用于发电机、电动机耐压的谐振装置的励磁变压器的输出电压较高，在使用时请尽可能将连接线与其他物体隔离。

  4. 励磁变压器的接地端是保证隔离效果和安全的重要端口，必须可靠接地。

  1.4 电容器分压器：

  1.我们提供的电容器分压器是保证在不带任何试品的情况下，可以自升压的必备件，主要用于检查装置和效验分压器。

  2.电容分压器的额定电容量通常与所有电抗器串联时的电抗值匹配，所以在没有特殊说明的情况下，对装置自升压时请将所有电抗器串联连接。

湖北四方国瑞电力控股有限公司是国内专业的电力承装(修、试)资质及电力承试设备，串联谐振装置研发生产企，专业针对不同电压等级的试验需求，定制不同配置的电气试验产品。四方国瑞电力24小时为您服务：027-61903638。