一、 ZL-C超低頻耐壓試驗裝置超低頻絕緣耐壓試驗原理
超低頻絕緣耐壓試驗實際上是工頻耐壓試驗的一種替代方法。我們知道,在對大型發(fā)電機、電纜等試品進行工頻耐壓試驗時,由于它們的絕緣層呈現(xiàn)較大的電容量,所以需要很大容量的試驗變壓器或諧振變壓器。這樣一些巨大的設(shè)備,不但笨重,造價高,而且使用十分不便。為了解決這一矛盾,電力部門采用了降低試驗頻率,從而降低了試驗電源的容量。從國內(nèi)外多年的理論和實踐證明,用0.1Hz超低頻耐壓試驗替代工頻耐壓試驗,不但能有同樣的等效性,而且設(shè)備的體積大為縮小,重量大為減輕 ,理論上容量約為工頻的五百分之一,且操作簡單,與工頻試驗相比*性更多。這就是為什么發(fā)達國家普遍采用這一方法的原因。國家發(fā)改委已制定了《35kV及以下交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜超低頻(0.1Hz)耐壓試驗方法》行業(yè)標準。我國正在推廣這一方法,本儀器是根據(jù)我國這一需要研制而成的??蓮V泛用于電纜、大型高壓旋轉(zhuǎn)電機的交流耐壓試驗之中。
二、超低頻耐壓試驗裝置系列產(chǎn)品及選用
1、命名說明
X X— 30/x
額定負載電容量,單位μF
額定輸出峰值電壓,單位kV
產(chǎn)品字母代號
2、超低頻系列產(chǎn)品 表1
型號 | 額定電壓 | 帶載能力 | 重量 | 用途 |
VLF-30 | 30kV (峰值) | 0.1Hz,≤1.1µF | 控制器:4㎏ 尺 寸:長*寬*高 360*250*230 | 10kV電纜、發(fā)電機等 |
0.05Hz,≤2.2µF | 升壓體:25㎏ 尺 寸:長*寬*高 323*174*323 |
0.02Hz,≤5.5µF |
VLF-40 | 40kV (峰值) | 0.1Hz,≤1.1µF | 控制器:5㎏ 尺 寸:長*寬*高 360*250*230 | 13.8kV電纜、發(fā)電機等 |
0.05Hz,≤2.2µF | 升壓體:30㎏ 尺 寸:長*寬*高 357*208*343 |
0.02Hz,≤5.5µF |
VLF-50 | 50kV (峰值) | 0.1Hz,≤1.1µF | 控制器:6㎏ 尺 寸:長*寬*高 360*250*230 | 15.75kV電纜、發(fā)電機等 |
0.05Hz,≤2.2µF | 升壓體:45㎏ 尺 寸:長*寬*高 357*210*365 |
0.02Hz,≤5.5µF |
VLF-60 |
60kV (峰值) |
0.1Hz,≤1.1µF | 控制器:6㎏ 尺 寸:長*寬*高 360*250*230 |
18kV電纜、發(fā)電機等 |
0.05Hz,≤2.2µF | 升壓體:50㎏ 尺 寸:長*寬*高 357*220*370 |
0.02Hz,≤5.5µF |
VLF- 80 |
80kV (峰值)
|
0.1Hz,≤0.5µF | 控制器:8㎏ 尺 寸:長*寬*高 360*250*230 |
35kV電纜、發(fā)電機等 |
0.05Hz,≤1.0µF | 升壓體:55㎏ 尺 寸:長*寬*高 357*240*390 |
0.02Hz,≤2.5µF |
VLF- 90 |
90kV (峰值)
|
0.1Hz,≤0.5µF | 控制器:9㎏ 尺 寸:長*寬*高 360*250*230 |
35kV電纜、發(fā)電機等 |
0.05Hz,≤1.0µF | 升壓體:55㎏*2 尺 寸:長*寬*高 357*240*390 |
0.02Hz,≤2.5µF |
3、根據(jù)被試對向選擇適當規(guī)格的產(chǎn)品。
使用時,試品電容量不得超過儀器的額定電容量。試品電容量過小,會影響輸出波形。此時可并聯(lián)0.1 µF的電容器(可由本公司提供)輔助輸出。下面是一些設(shè)備的電容量,供用戶參考。
不同發(fā)電機的單相對地電容量 表2
| 火 電 | 水 電 |
發(fā)電機容量 (MW) | 200 | 300 | 600 | 85 | 125-150 | 300 | 400 |
單相對地電容(µF) | 0.2-0.25 | 0.18-0.26 | 0.31-0.34 | 0.69 | 1.8-1.9 | 1.7-2.5 | 2.0-2.5 |
交聯(lián)聚乙烯絕緣單芯電力電纜的電容量(µF/km) 表3
截面 電 積 容 mm2 µF/Km
電壓kV | 16 | 25 | 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | 240 | 270 |
10 | 0.15 | 0.17 | 0.18 | 0.19 | 0.21 | 0.24 | 0.26 | 0.28 | 0.32 | 0.38 | - |
35 | - | - | - | 0.11 | 0.12 | 0.13 | 0.14 | 0.15 | 0.16 | 0.17 | 0.19 |
4、試品電流的估算方法:
計算公式:?。桑?πfCU
三、 技術(shù)參數(shù)
1.輸出額定電壓:參見表1
2.輸出頻率:0.1Hz、0.05Hz、0.02Hz
3.帶載能力: 0.1Hz 1.1µF
0.05Hz 大2.2µF
0.02Hz 大5.5µF
4.測量精度:3%
5.電壓正,負峰值誤差:≤3%
6.電壓波形失真度:≤5%
7.使用條件:戶內(nèi)、戶外;溫度:-10℃~+40℃;濕度:≤85%RH
8.電源保險管:參見表1
9.市電源:頻率50Hz,電壓220V±5%。
四、 儀器結(jié)構(gòu)說明
“地":接地端子,使用時與大地相連。
“輸出":輸出多芯插座,使用時與升壓器的輸入多芯插座相連。
“對比度":對比度調(diào)節(jié)旋扭,用于調(diào)節(jié)液晶顯示器的對比度。
“功能鍵":其功能由顯示器提示欄對應(yīng)位置提示。
“AC220V":電源輸入插座,內(nèi)藏保險管。
“開關(guān)":電源開關(guān)。內(nèi)藏指示燈,開時亮,關(guān)時熄。
“打印機":打印測試報告。
“液晶顯示器":顯示測試數(shù)據(jù)以及輸出波形。
“背景光":顯示液晶屏背景燈光。
五、 操作說明
1.連線方法
圖4 (連線圖)
連線說明:用本產(chǎn)品隨機配備的兩根線和接地線按圖4的方法連接。電源插座用電源線連至50Hz/220V的交流電上。
2.操作程序
(1) 開機、關(guān)機、復(fù)位。
按上述方法連好所有線路之后,就可以將電源開關(guān)打開。儀器在微機上電復(fù)位下,自動進入如圖5所示的設(shè)置參數(shù)界面。在進行連線、拆線、或暫不使用儀器時,應(yīng)將電源關(guān)掉。電源插座上裝有保險管。若開機屏幕無顯示,應(yīng)先檢查保險管是否熔斷。大小應(yīng)按表1提供的數(shù)據(jù)更換。
(2) 設(shè)置限定參數(shù)
圖5
在圖5所示的設(shè)置參數(shù)界面上,可根據(jù)試驗的需要設(shè)定好輸出頻率、試驗時間、試驗電壓、高壓側(cè)的過流保護值、過壓保護值。修改方法如下:
點擊“選擇"鍵,可在參數(shù)之間循環(huán)移動光標。被選中的參數(shù)可用“改數(shù)"鍵按遞增的方式循環(huán)修改之:
★ 頻率有三種選擇:0.1、0.05、0.02。單位為Hz。
★ 定時修改范圍:0-99分。它規(guī)定了試驗時間的長短。單位為分鐘。
★ 試驗電壓范圍為0至額定值,單位為kV。它規(guī)定了我們所要升至的試驗電壓。儀器升至這個設(shè)定電壓值時,就不再升壓,并保持在這個峰值下進行等幅的正弦波輸出。
★ 電流保護值設(shè)定范圍為0至額定值,單位為mA。它規(guī)定了通過試品的電流上限值,當電流超過此設(shè)定時,儀器自動切斷輸出。
★ 電壓保護值設(shè)定范圍為0至額定值,單位為kV。它規(guī)定了通過試品的電壓上限值,當電壓超過此設(shè)定時,儀器自動切斷輸出。
以上電壓、電流、儀器顯示的測量數(shù)據(jù)均為峰值。
(3)待命界面
點擊“返回"鍵,儀器進入圖6所示的升壓待命界面。 圖6 圖7
待命界面提供如下三種功能:
點擊“升壓"鍵,儀器進入自動升壓程序。
點擊“設(shè)限"鍵,儀器返回至圖5所示的設(shè)限子界面,以便重新修改參數(shù)。
點擊“查看"鍵,查看九次的試驗數(shù)據(jù)。
(4)自動升壓
按圖6點擊升壓鍵后,儀器在電腦的控制下,按如下流程進行升壓試驗:
自檢→升壓→等幅輸出→停機
若出現(xiàn)圖7所示的提示信息:“未接負載",表示未接升壓體或未接容性試品或儀器有故障。
圖8 圖9
自檢成功后,儀器自動進入升壓狀態(tài),如圖8。儀器將用若干個周期的時間電壓升至設(shè)定值。在升壓過程中,若想暫停升壓,可點擊圖8中的“暫停"鍵,儀器將進行等幅輸出,同時此鍵自動變?yōu)椤吧龎?鍵。若想繼續(xù)升壓,可點擊此鍵,儀器將繼續(xù)升壓,直至設(shè)定電壓為止。這兩種功能可反復(fù)交替進行。點擊“計時"鍵,儀器開始計時,也可等到電壓升至設(shè)定值后,儀器自動開始計時。點擊“停機"鍵儀器停止高壓輸出,并對試品進行自動放電。
(5)電壓微調(diào)
電壓升到設(shè)定值后出現(xiàn)圖9所示界面。若輸出電壓不滿足要求,可點擊“微升"或“微降"鍵來調(diào)整電壓。每點擊一次之后,應(yīng)至少觀察一個周期再作調(diào)整,直到滿意為止。
(6)停機
本儀器提供兩種停機方式:
★ 定時停機:當計時達到設(shè)定時間,儀器自動停機。
★ 手動停機:點擊“停機"鍵可停機。
這兩種停機方式為正常停機。停機后出現(xiàn)圖10所示的“試驗通過"提示界面。一般電流未出現(xiàn)異常情況、試品未有放電現(xiàn)象或出現(xiàn)過流保護,就可認為試驗通過。
圖10
★另外還有兩種非正常停機:過壓保護停機、過流保護停機。停機后出現(xiàn) 圖11,圖12所示的提示界面。
起動停機指令后,儀器自動切斷輸出,再執(zhí)行數(shù)據(jù)歷史保存,并進入相應(yīng) 的提示界面。
圖11 圖12
(7)打印
根據(jù)圖10的提示點擊“打印"鍵,可將顯示器上的本次數(shù)據(jù)打印成試驗告。在查看歷史數(shù)據(jù)狀態(tài)下,點擊“打印"鍵,可打印屏幕上顯示的那一次歷史數(shù)據(jù)。
(8)查看歷史數(shù)據(jù)
凡是通過了定時停機、點擊“停機"鍵進行的停機、過壓保護停機、以及過流保護停機的數(shù)據(jù)儀器自動將其保存為歷史數(shù)據(jù)。能保存九次測量的數(shù)據(jù),九次以前的將自動刪除。點擊圖6中的“查看"鍵,
七、試驗方法
橡塑絕緣電力電纜0.1Hz超低頻耐壓試驗電壓
電纜額定電壓 U0/UN | 交接試驗電壓 | 預(yù)防性試驗電壓 |
電壓倍數(shù) | 電壓值(k V) | 電壓倍數(shù) | 電壓值(k V) |
1.8/3 | 3 U0 | 5 | 2.1U0 | 4 |
3.6/6 | 3 U0 | 11 | 2.1U0 | 8 |
6/6 | 3 U0 | 18 | 2.1U0 | 13 |
6/10 | 3 U0 | 18 | 2.1U0 | 13 |
8.7/10 | 3 U0 | 26 | 2.1U0 | 18 |
12/20 | 3 U0 | 36 | 2.1U0 | 25 |
21/35 | 3 U0 | 63 | 2.1U0 | 44 |
26/35 | 3 U0 | 78 | 2.1U0 | 55 |
1.將與試品相連的電器設(shè)備全部脫離試品電纜。
2.用兆歐表對試品電纜各相分別進行絕緣電阻試驗,合格方可進行低頻耐壓試驗。
3.試驗電壓峰值:Umax=3Uo,其中Uo為電纜相電壓的定額值。例如:額定電壓為10kV電纜,單相額定電壓 Uo=10÷kV=5.774kV,所以試驗電壓峰值為: Umax=3Uo=17.32kV。
4.試驗時間:按電力試驗要求設(shè)定。
5.可分相進行測試。試品電纜的電容值在試驗設(shè)備負載容量能力范圍內(nèi)時,可將試品電纜三相線芯并聯(lián)后,同時進行耐壓試驗。
6.用隨機附帶的柔性連接電纜將試驗設(shè)備與試品電纜按圖13所示的方法相連接。合上電源,設(shè)定好試驗頻率、時間和電壓以及高壓側(cè)的過流保護值、過壓保護值,然后開始升壓試驗。升壓過程應(yīng)密切監(jiān)視高壓回路, 試品電纜是否有異常響聲。升至試驗電壓時,即開始記錄試驗時間并讀取試驗電壓值。
7.試驗時間到后,儀器自動停機。試驗中若無破壞性放電發(fā)生,則認為通過耐壓試驗。
8.在升壓和耐壓過程中,如發(fā)現(xiàn)輸出波形異?;?,而且電流異常增大,電壓不穩(wěn),試品電纜發(fā)生異味、煙霧、異常響聲或閃烙等現(xiàn)象,應(yīng)立即停止升壓,停機后查明原因。這些現(xiàn)象如果是試品電纜絕緣部分薄弱引起的,則認為耐壓試驗不合格。如確定是試品電纜由于空氣濕度或表面臟污等原因所致,應(yīng)將試品電纜清潔
干燥處理后,再進行試驗。
9.試驗過程中,如果遇到非試品電纜絕緣缺陷使儀器出現(xiàn)過流保護,在查明原因后,應(yīng)重新進行全時間耐壓試驗。
圖13 單相測量連線圖
八 、發(fā)電機、電動機的超低頻耐壓試驗方法
對發(fā)電機的超低頻耐壓試驗操作方法與以上對電纜的操作方法相似。下面就不同的地方作重點補充說明。
1.在交接、大修、局部更換繞組以及常規(guī)試驗時,均可進行此項試驗。用0.1Hz超低頻對電機進行耐壓試驗,對發(fā)電機端部絕緣的缺陷比工頻耐壓試驗更有效。其原因是在工頻電壓下,由于從線棒流出的電容電流在流經(jīng)絕緣外面的半導體防暈層時造成了較大的電壓降,因而使端部的線棒絕緣上承受的電壓減??;而在超低頻情況下,此電容電流大大減小了,半導體防暈層上的壓降也大為減小,故端部絕緣上電壓較高,便于發(fā)現(xiàn)缺陷。
2.連線方法:試驗時應(yīng)分相進行,被試相加壓,非被試相短接接地。如圖14所示
3.按照有關(guān)規(guī)程的要求,試驗電壓峰值可按如下公式確定:
Umax=βKUo
其中Umax :為0.1Hz試驗電壓的峰值(kV)
β:0.1Hz與50Hz電壓的等效系數(shù),按我國規(guī)程的要求,取1.2
K:通常取1.3~1.5 一般取1.5
Uo :發(fā)電機定子繞組額定電壓(kV)
例如:額定電壓為13.8 kV的發(fā)電機,超低頻的試驗電壓峰值計算方法為:
Umax=×1.2×1.5×13.8≈35.1(kV)
4. 試驗時間按有關(guān)規(guī)程進行
5.在耐壓過程中,若無異常聲響、氣味、冒煙以及數(shù)據(jù)顯示不穩(wěn)定等現(xiàn)象,可以認為絕緣耐受住了試驗的考驗。為了更好地了解絕緣情況,應(yīng)盡可能全面監(jiān)視絕緣的表面狀態(tài),特別是空冷機組。經(jīng)驗指出,外觀監(jiān)視能發(fā)現(xiàn)儀表所不能反映的發(fā)電機絕緣不正?,F(xiàn)象,如表面電暈、放電等。
圖14 測量定子的某相連線圖
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