华意电力是一家专业研发生产串联谐振耐压装置的厂家,本公司生产的串联谐振耐压装置在行业内都广受好评,以打造最具权威的“串联谐振耐压装置“高压设备供应商而努力。
交流耐压试验装置也叫调频串联谐振耐压装置,谐振耐压装置是利用调谐电感与负荷电容使之产生工频串联谐振,以获得工频试验电压的串联谐振试验装置。串联谐振由隔离变压器、调频调压电源、激励变压器、电抗器和电容分压器组成。被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式;分压器并联在被试品上,用于测量被试品上的谐振电压,并作过压保护信号;调频功率输出经激励变压器耦合给串联谐振回路,提供串联谐振的激励功率。
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超低频电源(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。在国内,对于低压电缆,这种方法也使用过,但由于试验设备的原因,没能得到大面积的推广。而近些年由于城、农网建设改造的进行, XLPE交联电缆越来越多,仅仅靠直流耐压试验后就将电缆投入运行,而在运行电压下发生电缆或电缆头击穿的事例也时有发生。所以,大家都在探索新的试验方法。
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。
(1)第1类较宽频率范围
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。但实际上更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。
国外有些厂家设计串联谐用电抗器,在特殊情况下也有采用最低频率为25Hz或20Hz的。当然频率愈低,被试电缆的长度(电容量)可增大。但是电抗器铁心因此放大,使重量增加。个别资料显示, 1-300Hz的交流试验也具有与工频交流试验的等效性,这说明实际应用中频率下限有可能取得更低,例如小于20Hz甚至到0.1Hz也是可行的。进一步表明在这样的频率范围内,绝缘内部各介质的电压分布及介质特性仍基本相同。
工作频率超过300Hz是否适当?有资料报导说,随频率增高,串谐电抗器及励磁变压器的损耗降低,但是要考虑被试品电容介质的极化发热问题,因此频率高于300Hz是不可取的。
(2)第2类为工频范围
国际上工业频率主要指50Hz和60Hz两种,故IEC标准规定对高压绝缘的工业试验频率范围为45-65Hz,在我国额定工频为50Hz。GB/T16927.1-1997规定工频试验频率范围为45-55Hz。
认为工频电力电缆的试验电压也必须是工频,这是趋于比较保守的观点。针对此问题应该着重说明交接和预防性试验的目的在于发现绝缘缺陷的能力来定的。在不同的频率下只要绝缘内部介质电压分布相同,又有基本相同的检出绝缘故障的能力,就能达到试验的目的。因此即使选用比工频范围更宽的频率也是可以接受的。
在90年代中期为了选择适当的交流耐压试验的频率范围,做了大量、仔细的基础研究工作。得出频率在30-300Hz范围内,橡塑电缆内部几种典型绝缘缺陷的击穿特性没有明显差别。这应该是可信的,也得到普遍采用。分析形成这种在不同频率下良好的击穿特性,主要原因是优良的同轴绝缘结构,单一的绝缘介质,材质相对纯洁、电场分布合理、规则。因此,在不同频率下结构内部电压分布相同,形成宽频率范围试验的条件。油纸绝缘电缆一直采用频率等于零的直流电压进行耐压试验,其实际效果很好,数十年来未受到置疑。
(3)第3类为接近工频频率,35-75Hz
国外曾对正常XLPE(交联聚乙烯)绝缘电缆样品,在不同频率下进行击穿试验。结果表明在频率为35-75Hz时击穿电压均落在可置信度95%之内。因此有观点赞成试验电压频率最好选在35-75Hz,也较为靠近运行电压频率50Hz。值得注意的是,上述测试结果是对正常绝缘做的击穿试验。而交接和预防性试验所采用的试验电压值是偏低的,它只能击穿有缺陷的绝缘弱点(机械损伤、水树枝、终端头或接头盒应力铁锥施工或用料错误,等等),完全不足以击穿电缆本体的正常绝缘。可见两种试验的目的和工作机理均不相同。似乎没有必要将正常绝缘35-75Hz的击穿特性“延伸”应用到检测绝缘缺陷方面。
在电气工程中,设备绝缘试验是保证装置内电气设备正常运行,及时发现电气设备由于制造、运输过程中碰撞、振动等原因而造成绝缘性能裂化潜伏性故障的重要手段。通过电气试验可了解电气设备的绝缘情况,发现问题及时解决或更换电气设备,保证装置电气设备正常投电运行。
试验方法
1. 绝缘电阻、吸收比和极化指数试验
(1)试验的意义及作用
测量电气设备的绝缘电阻能灵敏地反映绝缘情况,有效到发现设备局部受潮或整体受潮和脏污,以及绝缘击穿和严重过热老化等缺陷。吸收比和极化指数能反映设备受潮程度,是判断设备是否受潮的一个重要指标。
(2)试验一起选用标准
100V以下电气设备或回路采用250V兆欧表
500V以下至100V电气设备或回路采用500V兆欧表
3000V以下至500V电气设备或回路采用1000V兆欧表
10000V以下至3000V电气设备或回路采用2500V兆欧表
10000V以上电气设备或回路采用2500V兆欧表
(3)试验方法及步骤
根据不同被试品接线测量:“E”接被试品的接地端,“L”接被试品的高压端,“G”接屏蔽端。检查兆欧表,短接“L”端和“E”端起指针指零,开路指针指“∞”时,将高压端用绝缘工具接至被试品,同时记录时间分别读取15s和60s时绝缘电阻值。断开兆欧表,对试品短接放电并接地。测量时记录被试设备温度、湿度、气象情况、试验日期及使用仪表。
(4)试验接线及注意问题
测量变压器绕组绝缘电阻时,被测绕组个引线端应短连,非被试绕组短接接地,即规程法。测量发电机绕组绝缘电阻时,试验被试相短租与温度有很大关系,一般温度上升10℃绝缘电阻下降一半。测试前后都应充分放电,放电时间不小于5min,否则会影响测试效果。测量电力电容器绝缘电阻时,应在测试前后对电容器充分放电2-5min,在未断开兆欧表引线时,不得停止摇动手柄以免损坏兆欧表。
(5)试验注意事项及影响试验因素分析
测量大容量电机和较长电缆的绝缘电阻时,充电电流很大,因而兆欧表开始指示数很小,但并不表示被试品绝缘不良,必须经过较长时间,才能得到正确结果,并要防止被试设备对兆欧表反充电损坏兆欧表。测量吸收比时,避免记录时间带来的误差。屏蔽环装设位置应正确,为了避免表面泄露的影响,测量时应在绝缘表满而加等电位屏蔽环。兆欧表与被试品间的连线应采用厂家为兆欧表配备的专用线,而且两根线不能交叉扭绞或拖地,否则会产生测量误差。为便于比较,对同一设备进行测量时应采用同样型号的兆欧表,同样的接线。兆欧表的容量对绝缘电阻、吸收比等测量结果都有一定的影响,在进行试验结果分析比较时应加以注意。所测的绝缘电阻值及吸收比应符合规程要求,但简单规定绝缘电阻值是不全面的,试验中应将所测量结果与有关数据进行比较。