中试控股技术研究院鲁工为您讲解：110kV分配电能电缆交流耐压试验装置

10kV/300mm2的电缆，长度1km，电容量≤0.378uF试验频率为30-300Hz,试验电压22kV。
35kV/300mm2的电缆，长度0.5km，电容量≤0.01uF试验频率为30-300Hz,试验电压52kV。

参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频串联谐振耐压试验装置：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。

交流耐压试验是电力设备绝缘强度有效和直接的方法，是电力预防性试验的一项重要内容。 此外，由于交流耐压试验电压一般比运行电压高，因此通过试验后，设备有较大的安全裕度，因此交流耐压试验是电力设备安全运行的一种重要手段。一般变频串联谐振试验装置来进行交流耐压试验。  
试验电压的确定交流耐压试验中，关键的问题就是正确选择试验电压的数值，一方面要求能保证绝缘水平，另一方面要考虑因试验电压过高而引起的绝缘劣化。

检验
1、变频电源
1）绝缘电阻测试
2）耐压试验：2000V，1分钟
3）负载试验：在满负荷下，各器件的温升不大于45K 。
2、励磁变压器
1）直流电阻测量
  2）变比测量
  3）空载电流及空载损耗
  4）短路阻抗和负载损耗
  5）绝缘电阻测试
  6）温升试验：额定容量下运行60min,温升不大于65K 
 3、电抗器试验
1）直流电阻测量
2）电感量测量
3）交流耐压试验
温升试验：额定容量下运行60min,温升不大于65K
      4、中试控股成套装置试验
（1） 耐压试验：1.1额定电压下，耐压1min；
（2） 短路试验：电压为0.5U，0.8U，1.0U的条件下，将高压输出突发短路3次，保护装置可靠动作，各单元完好。
（3）噪音小于60dB；
被试品是否被穿可按下述各种情况进行判断： 
       1、根据试验时接入的表计进行分析，一般情况下，若电流表突然上升，则表明被试品击穿（过流继电器动作，自动跳闸）。但当被试品的容抗XC  与试验变压器的漏抗 XL之比不大于2时，虽然被试品击穿，电流表指示也不会发生明显的变化，有时还可能出现电流表指示反而下降的情况。 
       若出现这种情况，应根据在高压侧的测量电压装置高压侧的电压，被试品若击穿，其电压表只是要突然下降，而在低压侧测量的电压表也要下降，但有时很不明显。 
       2、根据试验控制回路的状况进行分析。若过流继电器整定值适当，则被试品击穿时过流继电器动作，电磁开关即跳闸。若整定值过小，可以在升压过程中因被试品的电容电流过大而使过流继电器动作而跳闸。 
       3、根据被试品状况进行分析。试验过程中，如被试品发出响声、断续放电响声、冒烟、产生气体、有焦臭味、及燃烧等都是不能容许的，应查明原因。如查明这种情况来自被试品绝缘部分，则可以认为被试品存在问题或已确实被。 

统配置及具体参数
1、变频控制电源6KW                1台
a) 变频控制电源采用高压耐压试验专用变频电源,采用一体化设计,控制电源本体具备调频、调压、控制、保护等功能。
b) 额定输出容量:  6KW
c) 工作电源:      交流220V、50Hz 。
d) 输出电压:      0～250V可调。
e) 输出电压不稳定度≤0.05%
f) 最大输出电流:  24A
g) 输出波形:正弦波,      波形畸变率:≤0.5%
h) 频率调节范围:  30～300Hz
频率调节分辨率: 0.001 Hz
i) 连续运行时间: 大于1小时
j) 噪声水平:≤ 60dB
k) 变频电源采用高性能专用微机控制电压、频率调节
l) 变频电源配备专用引线和插头与其他设备进行连接。
m) 保   护 ：具有过压、过流、过热、放电保护功能。
n) 具备手动试验/自动调谐/自动试验三种模式,并可任意切换。 
具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率、励磁电流、励磁电压、试验时间等。
具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能及各种数据打印功能。
  O) 重   量： 16Kg   
2、 中试控股励磁变压器6KVA            1台
a) 额定容量:    6KVA
b) 输入电压:    250V
c) 输出电压：   1.75KV；3.5KV；
d) 工作频率范围： 30～300Hz
e) 连续运行时间: 大于1小时
f) 电压比测量误差: 小于1%
g) 结构： 采用干式结构,绝缘耐热等级H级,满足干式变压器国家规范要求；
高﹑低压绕组间和铁芯设静电屏蔽,既作为励磁变,又是隔离变；
内置过电压保护,防止击穿反击。
  h) 重   量：    40Kg ;
3、高压电抗器 DK-27/27      2台
a) 额定容量：   27KVA
b) 额定电压：   27KV
c) 额定电流：1A
e) 品质因素：  Q≥30 
f) 结    构： 干式；
    g)  重    量： 35Kg/台
h) 连续运行时间：≥ 1小时
4、 电容分压器   60/0.003              1台
a) 额定电压：    60KV
b) 工作频率：    30～300Hz
c) 分 压 比：    1000：1  
d) 分压比误差：  ≤1%,
e) 测量精度：    交流有效值1.0级
f) 介质损耗：    tgδ≤0.5% ;
g) 重    量：    10Kg
h)高﹑低压臂的电容采用一致的介质结构,温度系数小,角位移小,在30-300HZ内分压比不变。

结构： 采用干式结构,绝缘耐热等级H级,满足干式变压器国家规范要求；高﹑低压绕组间和铁芯设静电屏蔽,既作为励磁变,又是隔离变；内置过电压保护,防止击穿反击。

一般应考虑以下几个因素： 
1、在被试品上可能产生过电压的数值、持续时间及其次数。如被试品遭受较高过电压的可能性极小，则可不必采用过高的试验电压；如被试品（如直接与架空线连接的发电机）可能遭受到较高的过电压时，则应适当提高试验电压的数值。 
2、电气设备设计时采用的绝缘水平。
3、设备绝缘的状况。设备在运行中由于各种条件的影响，使绝缘逐步劣化，绝缘性能下降，故在确定试验电压时，应考虑到绝缘损伤的程度和运行年限。例如，运行中设备的试验电压应为出厂时的75%~90%。

110kV分配电能电缆交流耐压试验装置变频串联谐振装置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。本文就变频串联谐振技术在电缆高压试验进行相关探讨。

随着电力发展，高压交联电缆特别110kVXLPE电缆在各地市供电系统开始大量使用。而现场竣工交接试验的目的是检查电缆的敷设及附件安装是否正确，电缆在运输、搬运、存放、敷设和回填的过程中是否受到意外损害。检查的重要方法是电缆主绝缘耐压。现就广东输变电工程公司常采用中试控股的一种变频串联谐振技术在高压电缆交接试验中的应用进行分析与探讨。

2.电力电缆现场交接试验

2.1试验项目及设备接线

1)电缆芯线对外护套的绝缘电阻测量选用量程为2500V的兆欧表进行电缆绝缘电阻测量，绝缘电阻值应符合设计要求。

2)电缆芯线对护套及地交流耐压试验交流耐压试验参照GB50160-2006《电气安装工程电气设备交接试验标准》进行，试验电压为2U060min。

VF—变频电源；T—调压器；B—中间变压器；L—高压电抗器；

V—电压表；Cx—被试电缆；C1,C2—分压器电容。

图1电缆交流耐压试验接线图

试验接线示意图如图1；图2为常用的电缆交流耐压试验的设备。

2.2试验前准备

1)被试电缆所有安装工作全部完成，电缆终端接头、中间接头安装完毕，电缆外护套绝缘正常，至少保持一个可靠接地点；电缆护套保护器短接。

2)电缆终端侧若有GIS间隔避雷器，请确定已经拆离相应导体并补充SF6气体，待相关间隔电缆高压试验完毕后再行恢复接入。

3)GIS该进线气隔已充SF6气体至额定压力，气体泄漏及微水试验合格。

4)电流互感器(CT)二次绕组侧必须短路并接地，不得开路。

5)试验前被试电缆两侧状态为：电缆户外终端的塔上架空线与电缆头之间的连接线处于断开状态，使电缆头与线路导线断开。

如果在GIS电缆终端侧加压，那么必须拆除GIS出线套管与主变间的连线，并且确认该侧的断路器、隔离开关、接地刀闸都处在电缆试验系统所要求的试验状态。

如果在电缆户外终端进行试验，对侧的线路断路器、隔离开关、接地刀闸需要处于试验所要求的状态。

2.3现场试验工作程序

1）将试验设备安装在电缆终端相应套管位置，调试好设备。试验场地四周装设围栏，悬挂“止步，高压危险！”标示牌。

2）测量被试电缆一相电缆的绝缘电阻，确认绝缘电阻合格。

3）将试验引线接上被试电缆终端接头的一相。

4）检查试验回路所有接线，检查测量仪表，准备开始试验。

5）合上试验电源，调整变频电源的频率，将试验回路调至谐振，此时调压器置于初始位置。

6）将输出电压逐渐升至试验电压，保持试验电压60min，然后快速降压至零，断开试验电源，高压端挂接地线。

7）复测被试电缆A相的绝缘电阻。

8）试验过程中如发生闪络、击穿或异常情况，应立即暂停试验。委托方应安排人员检查电缆是否需要处理，确定能否再次进行耐压试验。试验方应检查试验设备是否损坏，如有损坏须立即检修。

9）重新试验时如再次发生闪络或击穿，委托方必须确认电缆经检查处理后符合耐压试验要求，如符合要求则重复执行“第6步骤”，直至试验完成。

10）重复“第2～9步骤”完成被试电缆其它二相试验。

11）完成三相电缆试验。

3.串联谐振高压试验设备技术分析

3.1串联谐振的产生

R.L.C串联回路

所示为R、L、C串联电路，在正弦电压U作用下，其复阻抗为：

式中，电抗X＝XLXC，是角频率ω的函数，L随ω变化的情况如图4所示。当ω从零开始向变化时，X从–∞向+∞变化，在ω＜ω0时，X＜0，电路为容性；在ω＞ω时，X＞0，电路为感性；

在此时电路阻抗Z(ω0)＝R为纯阻性，电压和电流同相。将电路此时的工作状态称为串联谐振。

阻抗X随ω变化而变的函数图象

式(就是串联电路发生谐振的条件。由此式可求得谐振角频率ω0如下：

谐振频率为：

由此可知，串联谐振装置的谐振频率是由电路自身参数L、C决定的，与外部条件无关，故又称电路的固有频率。当电源频率一定时，可以调节电路参数L或C，使电路固有频率与电源频率一致而发生谐振；在电路参数一定时，可以改变电源频率使之与电路固有频率一致而发生谐振。

3.2串联谐振高压试品电源的优点

1)所需电源容量

下面以额定电压为110kV，电缆长度为2500m，截面积为630mm2的XLPE电缆为例，查表1数据得到该电缆的电容为0.188μF/km，其试验参数估算如下。

试验电压：

高压电抗器电感值：L=40H

试验电压频率：f=36.6Hz

高压试验电流：I=14A

电源电流：I0≈50A

上述中试控股电缆如果用常规的交流高压试验设备进行耐压试验时，所需试品容量为P=14A×128kV=1792kVA，采用串联谐振方法所需试验电源的功率仅为P=50A×380V=19kW。