电缆热循环自动控制测温试验系统技术要求.docx
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电缆热循环自动控制测温试验系统技术要求
电缆热循环自动控制测温试验系统
1.适用范围
本试验系统主要应用于各种电压等级电缆及附件的预鉴定试验中热循环加热试验。
2.使用环境条件
海拔高度：
＜1000m
环境温度：
-5〜+40C；
最大相对湿度：
90%
使用地点：
户内；
地震强度：
7级，基本加速度值0.1g;
污秽等级：
II级（盐污）。
3.设备主要规格、参数
电缆预鉴定试验中热循环试验加热测控系统由试验回路和模拟测温回路构成,
电源输入:
试验回路：
单相380V/150kVA、50Hz;
模拟回路：
单相380V/75kVA、50Hz;
电源输出：
单个试验回路5000A（电压与升流变压器数量有关）
单个模拟回路5000A（电压与升流变压器数量有关）
试验回路自动补偿系统容量：
960kvar;
模拟回路自动补偿系统容量：
480kvar;
测量精度：
温度：
±1%（-20〜150C）;
样品回路电流：
±1%（0〜5000A）;
其他模拟量±1.5%（在工作范围内）
系统工作时间：
长期运行。
4.设备组成和技术要求
4.1电缆型式试验中热循环试验系统总计为5套设备，每套（单套）设备组成见
4.2单套设备组成
厅P
名称
数量
备注
1
电源控制装置
1套
2
TYDZ-150kVA/0.38kV/0-0.42kV试验回路调
1台
3
TYDZ-75kVA/0.38kV/0-0.42kV模拟回路调
1台
4
50kVA/400V/10V试验回路感应升流变压器
30台
5
50kVA/400V/10V模拟回路感应升流变压器
8台
6
960kVar无功自动补偿装置
1套
试验回路
7
480kVar无功自动补偿装置
1套
模拟回路
8
电脑控制系统
1套
9
温度测量系统
1套
10
5000A/5A电流互感器
2台
11
2500A/5A电流互感器
2台
12
电源转换柜
1套
4.3总体要求
电缆预鉴定试验中热循环试验加热测控系统由试验回路和模拟测温回路构
成，其中试验回路需施加直流高电压或交流高电压试验电压，因此无法直接测量
其导体温度。
只有通过模拟回路作为控温回路，即测量模拟电缆导体温度来控制试验回路的导体温度。
具体实现方法就是通过模拟电缆导体温度控制其加热电流，并且保持试验回路和模拟回路的加热电流一致。
加有高压的试验样品电流可自动根据导体温度进行控制，确保试验的有效性。
本系统采用工业计算机控制，具有手动/自动控制模式，包括试验电流控制和试验电流微调功能、系统自动无功补偿控制，试验环境监控视频控制。
试验回路电缆电流和模拟回路电缆电流可以分别设定、自动施加控制；试验
回路电缆电流也可以设定为自动跟踪模拟回路电缆电流，自动施加和控制。
模拟回路电缆可根据设定的温度范围自动施加试验电流和自动测量、控制调
整。
本系统具有试验回路电缆和模拟回路电缆电流、温度的设定和显示；加热时问、冷却时间的设定和显示，循环次数的设定和显示以及试验时间和循环次数的
编程等。
任何程序下试验的加热和冷却时间任意可调，调节时间分为“天（day）”、
“小时（h）”、“分钟min”、“秒钟s”。
系统配有数字式多通道记录仪，具有同步测量、记录和显示试验电缆电流/
模拟电缆电流，调压器电容补偿后电流，调压器输入/输出电压、电流显示。
记录模拟回路电缆的导体、外护套、金属屏蔽层温度和温度变化曲线，记录
试验回路电缆的外护套、金属屏蔽层温度和温度变化曲线，记录环境温度，通过
光纤将温度数据信号传输至电脑控制系统。
采用光纤输出温度数据，可以有效地
防止因试验样品击穿对温度测量系统造成的过电压传至电脑控制系统，保护操作
人员的人身安全。
可集成整个试验系统，如记录、测量、显示直流高压试验设备的试验电压、
电流功能及交流高压试验设备的试验电压、电流功能，并能在试验报告中打印。
输入信号可选择温度信号及接受循环电流信号转换器的输出信号，所有数据
存储在计算机，进行数据分析、处理、打印。
要求设备可以监控试验室试验情况，具有故障报警、时间警示和超设定值报
警等功能。
整个系统应有过电流和温度过高断电保护，每个升流变压器的过电流和过电
压保护等。
自动工作模式下，在设定好两路试验温度、循环时间和循环次数的程序之后，
系统将自动进行加热试验和数据记录。
4.5主要单元设备技术要求
4.5.1电源控制装置
技术要求
电源控制装置在电脑控制系统的控制下，接通或分断主回路调压器和辅回路
调压器输入电源，控制调压器输出电压，转换试验装置状态参数如调压器输出信
号、样品回路电流信号和试验动作状态等。
传动控制采用PID控制，可精确控制
试验电流。
4.5.2试验回路调压器
柱式调压器，采用丹麦技术，高质量进口碳刷，确保调压器在额定负荷下可
长期连续运行。
考虑到此套设备要长期运行，预防调压器的温升偏高，采用油浸
式带有散热器的调压器油箱，来保证调压器的温升。
底座设有移动轮，方便调压
器移动。
技术参数
额定容量：
150kVA；
相数：
单相；
频率：
50Hz；
额定输入电压：
380V；
额定输入电流：
395A；
输出电压：
0〜420V;
输出电流：
0〜357A。
技术要求
机械结构为接触柱式；
在额定负载下可长期连续运行。
4.5.3模拟回路调压器
柱式调压器，采用丹麦技术，高质量进口碳刷，确保调压器在额定负荷下可
长期连续运行。
我公司考虑到此套设备要长期运行，预防调压器的温升偏高，采
用油浸式带有散热器的调压器油箱，来保证调压器的温升。
底座设有移动轮，方
便调压器移动。
技术参数
额定容量：
75kVA；
相数：
单相；
频率：
50Hz；
额定输入电压：
380V；
额定输入电流：
197A；
输出电压：
0〜420V;
输出电流：
0〜179A。
技术要求
机械结构为接触柱式；
在额定负载下可长期连续运行。
4.5.4升流变压器
额定容量：
50kVA；
输入电压：
400V；
输入电流：
125A；
线圈总匝数：
40匝
额定输出电压：
10V；
额定输出电流：
5000A。
成品窗口尺寸：
250X250mm
工作时间：
长期连续运行
窗口中心离地面距离：
440mm〜470mm
开口位置:
45°
绕组对地绝缘电阻：
》500MQ
空载损耗：
0800W
开口电压：
＞（10-0.2）V
噪声:
窗口中间噪声不大于65dB
耐工频电压:
5kV,1min,不击穿
可以多台并联运行
技术要求
升流变压器的一侧铁心可打开，方便电缆的安装和拆卸，试品直接穿过升流
变中部的方孔，与升流变压器无电气连接。
升流变压器底部设有万向轮，方便手
动移动和多台组合并联使用。
该感应式升流变压器具有空载电流和空载损耗小、
噪声低等特点。
长期连续运行。
（1）制造工艺：
1）线圈绕制
工艺准备
绕制前的准备工作按工艺守则进行，清除线盘内外灰尘（空压机吹除）．
工艺过程
1将绝缘筒、闷板、锁母装上绕线机使两端墙板等分槽对齐，（检测手段：
机械转动，目测），保证圆心度01mm
2按照规定，包扎出头绝缘（根据图样和技术要求），出头绝缘向外引伸部
分除去幅向厚度外留长100-150mm
3开始绕制时，先检查漆包线、绝缘纸的规格型号，是否与图纸相符，再
一次检查湿度是否达到070烛求，并实际测量一下线规作记录，绕组是否符合图纸要求，然后把计数器调零位，起头顺绕组筒圆周方向成90o弯曲出线，同时
弯曲处用尼龙线紧固好，并且垫上绝缘纸约上下4张。
4绕制时上绝缘纸，先检查每张绝缘纸是否符合要求，有没有孔洞或弯曲
现象，不符合要求的去除，纸张数是否符合图纸要求，绝缘纸达头处应4~5张重
叠达头，并插一张绝缘纸，纸头与纸头错开5~10mm（圆周分布均匀），绕完一
段，每段起头十几匝部位用高温清漆涂上加强机械强度，并且校对与设计误差小
于3匝，绕完一盘漆包线换线期间用万用表测量一下是否断线（线头绞接焊接达
头15mm焊接强度符合GB5584.2-3规定，焊接处平整光滑，操作见焊接工艺），
且线与线之接头处上绝缘漆，并上下用4张绝缘纸垫上绝缘，起收头一匝要用绝
缘纸带收紧，纸带档距100~120m。
5绕制过程中，操作绕线者负责复核纸张数是否与图纸相符，检查绕上线
圈的漆包线是否有损伤或上漆未上到现象，设备操作者（副手）负责线圈绕制的
几何尺寸，中心定位左右分中，并且从闷头两头复核。
绕完一层测量直径（每层
偏差小于绝缘纸厚20%，最终线圈外径偏差-4~+10mm，），并作绕线记录在案。
6绕完后，必须核对计数器值是否和图纸相符，校验线圈的总匝数与设计
的总匝数的误差（误差率0.5%）,然后收头在线圈中心位置，与起头成90o,收头包扎绝缘纸4~6mnffl尼龙线紧固好，并与开口环相接，焊接牢固。
开口环在线圈中心位置，误差&1mm要求填写详细记录，字迹清楚。
7绕线完工
按图样、标准检查合格，卸下线圈，并用专用闷头固定，存放在线圈架上，
图样规定进行翻边、油道、撑条（锐角倒R）表面干净、干噪、光滑无毛刺，方可进入。
线圈翻边，一般2~3张打一破口，宽度20~30mm一周转动翻边，以此错开翻边，翻边纸要紧压油道逐步翻边，发现露出漆包线的部位现象立刻用翻
边纸遮盖，油道接缝处，线头用电烙铁去除，并将线头拧紧，用504胶将线孔填
平。
8线圈完工后用万用表测量，检查是否断头。
2）变压器铁芯迭装：
9设备及工具：
铁芯翻转台、放料架、白布、直角靠模卡尺、大角扳手等，所有工件及场地
清理干净．
10工艺过程：
A、铁芯片预迭：
根据每台铁芯尺寸要求和叠装程序，排列成圆柱形、塔形（小
型产品一般配成方形，（中、小型产品配成柱形）见图1，为叠装作好准备工作，
同时把废料挑出．
B、准备好铁芯翻转台，调正翻转台两边平行度，使其中心线之距离符合铁
芯柱中心距尺寸，放好下工装夹件，并保证下工装夹件平行，下工装夹件底边
线要和翻转台立臂平面平行，按铁芯柱玻璃粘带绑扎间距要求放好付夹件、心
柱拉板绝缘和夹件绝缘等，使夹件绝缘拉板处于一个水平面上．
C、迭铁芯：
将所有铁芯片用擦布擦干净。
按铁芯迭各图，两片一迭，由下往上逐级迭积，根据所迭铁芯大小，可以一
级一排片，使接缝达到最小，误差01.5mm但不得有搭头，卷边和漏片，错片现象，不合格的片子一定要去除。
迭首级时测量对角线的尺寸应相等，误差W1mm对宽度较小的级厚度采用负公差0-0.9mm,宽度较大的级（主级）厚度可采用正公差（+1mrm,迭片时应注意铁芯截面的对称．
在迭最后3-4级时，对已迭好的片子测一次总厚度，全部迭片完成，用夹件
卡紧心柱，进行总厚度和心柱直径的测量，厚度误差+1/-2mm,直径±1.5mm端面参差不齐±1.5mm。
先用工装夹件分断夹紧，夹紧后用环氧布分断包扎，距离不大于100mm~150mffe扎好后用平板垫上再将夹紧件夹紧，拆除未包扎到的部位夹件，再上胶包扎，全部包扎完毕后，拆除上部所有工装夹紧件，用槽钢件垫上，校平夹紧，符合图纸要求。
插铁芯接地片，外向里2—3级处，即用壹根接地片。
D用环氧树脂粘带或无纬带绑扎心柱应结实.
E、铁芯干燥全部固化后，去除气泡漆溜，清理毛边，溜疱，达到平整光滑。
4.5.5无功自动补偿装置
电脑控制系统根据试验样品回路的实际情况自动控制补偿电容器组投入工
作的数量，每个电容器容量为20kvar,以最优的方式提高试验系统电源的功率
因数。
自动补偿效果：
可使电源输入功率因数绝对值大于0.9。
要求长期连续运行。
单台补偿电容器规格为单相自愈式低压并联电容器，型号为BZMJ0.45-20-1
技术指标如下：
U：
0.45kV、fN：
50Hz、Q:
20kvar、G:
472^F;具备过压
力保护装置。
由于电缆试验回路的主要阻抗为感抗，通过补偿电容补偿试验回路感抗造成
的无功功率，降低调压器的输出。
自动无功补偿系统根据试验样品回路的实际情
况及调压器的输出波形自动出需要的补偿电容器数量，以最优的方式提高试验系
统电源的功率因素，功率因数不小于0.9。
控制系统自动计算出样品回路所反映出的感性负载和阻性负载（无功和有
功功率）情况，并显示出所需要补偿的电容容量（微法值），系统自动控制补偿
动作，可有效避免补偿电容的反复投切，提高工作效率，同时也可以避免严重
的电容过补偿或欠补偿问题。
4.5.6电脑控制系统
本系统采用工业计算机控制，具有手动/自动控制模式，包括试验电流控制
和试验电流微调功能、系统自动无功补偿控制，试验环境监控视频控制。
试验回路电缆电流和模拟回路电缆电流可以分别设定、自动施加控制；试验
回路电缆电流也可以设定为自动跟踪模拟回路电缆电流，自动施加和控制。
模拟回路电缆可根据设定的温度范围自动施加试验电流和自动测量、控制调
整。
本系统具有试验回路电缆和模拟回路电缆电流、温度的设定和显示；加热时
间、冷却时间的设定和显示，循环次数的设定和显示以及试验时间和循环次数的
编程等。
任何程序下试验的加热和冷却时间任意可调，调节时间分为“天（day）”、
“小时（h）”、“分钟min”、“秒钟s”。
系统配有数字式多通道记录仪，具有同步测量、记录和显示试验电缆电流/
模拟电缆电流，调压器电容补偿后电流，调压器输入/输出电压、电流显示。
记录模拟回路电缆的导体、外护套、金属屏蔽层温度和温度变化曲线，记录
试验回路电缆的外护套、金属屏蔽层温度和温度变化曲线，记录环境温度，通过
光纤将温度数据信号传输至电脑控制系统。
采用光纤输出温度数据，可以有效地
防止因试验样品击穿对温度测量系统造成的过电压传至电脑控制系统，保护操作
人员的人身安全。
可集成整个试验系统，如记录、测量、显示直流高压试验设备的试验电压、
电流功能及交流高压试验设备的试验电压、电流功能，并能在试验报告中打印。
输入信号可选择温度信号及接受循环电流信号转换器的输出信号，所有数据
存储在计算机，进行数据分析、处理、打印。
要求设备可以监控试验室试验情况，具有故障报警、时间警示和超设定值报
警等功能。
整个系统应有过电流和温度过高断电保护，每个升流变压器的过电流和过电压保护等。
自动工作模式下，在设定好两路试验温度、循环时间和循环次数的程序之后，系统将自动进行加热试验和数据记录。
计算机监控系统为全自动控制/手动控制一体，采用紧凑式设计，占用空间小，外形美观。
监控系统所有与外部接口均配有过电压防护功能，有效防护电源
雷击、过电压的冲击，同时具备良好的电磁屏蔽功能，有效防止外部干扰信号的影响。
监控系统具有多种操作模式，用户可以根据需要选择相应的工作模式，例如可以选择手动控制或自动控制功能。
在自动控制模式下，可以选择根据温度控制试验样品加热电流，也可以直接设置的试验样品加热电流。
控制系统采用电流PID反馈算法程序，以保证试验电流的稳定性。
系统主界面全自动设置界面参考见图6
图6控制系统主界面图
整个海缆热循环试验系统配有声光报警系统，在户外试验场，装配有警示灯，在进行带电试验时发出警示信号，起到警示操作人员和外部人员作用。
同时再整个户外试验区安装安全互锁装置，当安全互锁被打开时，自动切断电源，防止其他非授权人员进入试验区而引起安全事故。
监控主机配有声光报警器，当试验发生异常时发出声光报警，提示工作人员及时检查。
在全自动控制模式下，仿真系统软件采用电缆动态载流量实时计算及预测算法，控制加热电流值，使电缆回路导体温度在规定时间内达到目标温度值，并使
温度维持在目标值土0.4C范围内，确保整个循环过程中温度的变化严格符合试验标准要求。
历史数据查询
历史数据，可以用曲线方式观察已经运行生成的数据在时间上的发展趋势，浏览、查询每一个温度记录点的温度数据和加热电流数据，并且能够以图像文件
的格式保存历史曲线，供试验报告使用。
该界面如下图所示。
查看历史致据
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图8历史数据查询窗口
界面上部的黑色区域是曲线显示区域，底部横轴为时间，左纵为温度坐标轴，默认量程为0~105C,用户可以根据温度范围的变化更改温度坐标轴的量程；右
侧为试验样品的感应加热电流和穿心变压器的输入电压坐标轴，可以更改电流的
刻度但不能更改电压的刻度。
用户在显示区域内按住“Alt”键，同时按下鼠标左键并相应拖动，就可以查询对应时刻的温度和电压电流数据，数据在界面的底部显示。
本系统软件以建立数据库方式提供试验数据存储和各种型式的查询功能，具备自动生成试验原始记录报告功能，试验原始记录报告采用PDF格式，防止其他非授权人员进行后期非法修改，防止后期修改格式。
计算机监控系统技术参数：
监控主机：
研华工控机，INTEL高性能四核CPU4G内存，1TB硬盘；
显示器：
24英寸LCD?
虫摸屏；
打印机：
惠普激光打印机；
手动操作面板：
抛光拉丝面板，施耐德按钮；
紧急关断按钮；
声光报警器；
全自动控制/手动控制切换功能；
温度控制精度：
＜±0.4C（全量程范围内）；电流测量精度：
＜±1%（0〜5000A）;
其他模拟量测量精度：
＜±1%（在工作范围内）；电源隔离保护；
接口隔离保护；
电容补偿参数计算功能；
系统实时测量显示电源、调压器、升流变压器、电缆样品的电压、电流及温度数据；
试验数据自动存储，历史数据查询；自动生成试验原始记录报告；系统工作时间：
长期连续运行；
输入电源：
单相150V~240VAC1kVA
4.5.7温度测量系统
测温系统的传感器部分采用专用T型热电偶直接测量样品温度，对于电缆样品，其外护套、金属屏蔽层采用贴片式热电偶测量，导体温度采用专用的针式热电偶测量，对于周围环境土壤温度，采用PT100热电阻测量，提供测量精度和稳定性。
测温系统利用光纤将温度数据信号传输至计算机测控系统。
从而可以有效
地防止因试验样品击穿对温度测量系统造成的过电压传至电脑控制系统，保护操
作人员的人身安全。
测温装置技术参数见表2。
计算机记录温度和温度曲线，并可打印输出。
表2测温装置技术参数表
序号
名称
指标或数量
备注
1
采集单元
A/D采样精度
过电压防护
16bit
A/D隔离和过电压防护
-400C〜400c测量精度为为.02C。
可以有效防止样品击穿时因电缆外护层感应过电压而对测量单兀造成的损坏。
2
T型热电偶传感器
贴片式
针式
54个（测量外护套及金属
屏蔽层温度）
6个（测量导体温度）
精度：
＜±0.5C。
采用屏蔽热电偶补偿导线，有效隔离外界干扰信号。
3
PT100热电阻
2个
（测量周围环境关键部位
土壤温度）
精度：
＜±0.4C。
采用4芯式屏蔽导线,确保测量精度和有效隔离外界干扰信号。
4.5.8电流互感器
技术参数
额定电压：
500V;
规格：
5000A/5A,2500A/5A（每套由模拟回路和试验回路组成，每条回路可转换，要做10条回路共需20台，由于长期使用，考虑备用4台，五套共24台）。
精度：
0.5级。
技术要求
户内使用；
采用闭合高精度电流互感器作为主回路和辅回路电流测量传感器。
内孔直径
不小于300mm
4.5.9电源转换柜
额定电压：
500V;
额定电流：
5000A1台，2500A,1台。
技术要求：
5000A电源转换柜内设两台刀开关各一个，可转换电源到两个电缆试验回路，
2500A电源转换柜内设双头刀开关一个，可转换两个模拟试验回路。
双头转换开关带辅助触头，可将转换信号传输到电脑控制测量系统。
、800kV/15A工频串联谐振试验装置
1.适用范围
1.1本条件适用于舟山多端柔性直流输电示范工程配套试验能力建设项目。
1.2800kV/15A工频串联谐振t验装置用于500kV及以下电力电缆进行型式试验，包括热循环电压、耐压、局部放电等试验。
备注：
本装置控制系统需按设备集中控制要求进行研发
2.使用环境条件
1）海拔高度：
＜1000ml
2）环境温度：
-5〜40C；
3）最大相对湿度：
80%
4）使用地点：
户内；
5）地震强度：
7级，基本加速度值0.1g;
6）污秽等级：
II级（盐污）。
7）本体电源容量二相》500kVA电压10kV±5%
8）控制台电源容量单相》5kVA,电压220V±5%
9）分压器至试品引线直径在试验过程中应无电晕且距离＜5米
10）屏蔽室衰减效果：
15kHz-1MHz频带内，＞60dB（门内1米）；
11）绝缘地坪隔离电阻：
1000幅以上；
12）系统局部放电背景噪声，空载时小于0.5pC;带长电缆负载时小于1.5pC
13）设备安装必须有30T行车或吊50T车
3.系统主要规格、参数
1）额定容量：
12000kVA
2）额定电压：
800kV;
3）额定电流：
15A;
4）额定频率：
50Hz;
5）相数：
单相；
6）工作模式：
串联谐振，用级台数为2台；既可以单台运行又可以串联或并联运行；
7）波形畸变率：
＜1%
8）工作时间：
a）在额定电压和额定容量下，装置可90min开，120min关，2次/天
b）在80%勺额定电压、80%勺额定电流下、长期运行；
9）系统功率Q值
a）纯电容负荷时功率Q值＞60
b）满盘电缆负荷带水终端时功率Q值＞30
c）短电缆试样带水终端时功率Q值＞12
10）试验电压：
1.15倍额定电压下耐压1min,无击穿、无闪络；
11）温升：
油的温升不大于55K,线圈的温升不大于65K;
12）噪声：
4米处的典型噪音：
＜70dB（额定电流、额定电压下）；
13）额定输入电压（相-相到隔离变压器）：
10kV;
14）输入容量：
500kVA;
15）输入电流：
50A;
16）基本负载：
800kV,3X5nF;
17）系统负载能力：
模块
输出电压（kV）
最大负裁电流（A）
试验负载能力①（nF）
1
400
15
15-119
2串联
800
15
升级会员 