交流谐振耐压说明.docx
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交流谐振耐压说明
一、前言
二、工作原理
三、主要部件简介
四、试验现场布置
五、试验操作
六、功能及其操作
七、安全保护功能
八、故障排除
九、注意事项
十、产品成套清单十一、附录
一）、主要技术性能
二）、交联电缆等效电容量参考数据
前言
国内外多年的运行经验表明，橡塑电力电缆在交接或预防性试验中不宜采用直流耐压试验。
根据国际IEC标准和国内各地区制订的有关规程，在电缆的交接试验以及预防性试验中，可采用频率在30〜300Hz范围内的交流耐压试验，以保证电缆的安全运行。
苏州华电HDSR-f系列调频式串联谐振高压试验设备，可对不同电压等级、不同截面、不同长度电缆的交流耐压试验，亦可用来对GIS、开关、互感器、电机、发电机定子绕组等设备进行交流耐压试验。
该设备具有重量轻、电源容量需求小（仅为采用试验变压器试验时所需电源容量的1/20〜1/80）、电压波形好、操作简便、适宜现场使用等优点。
整套设备包括的主要部件有：
变频控制箱、谐振电抗器、励磁变压器及电容分压器等。
苏州华电HDSR-f型串联谐振高压试验设备具有如下特点：
1．简便
a．自动试验：
自动调谐、自动升压、自动计时、自动降压并显示试验结果，一气呵成；
b．自动调谐：
在主界面中即可启动该功能，自动精确找到谐振频率；
c．手动调频：
高稳定、高精度高、分辨率数字调谐，一键操作简单方便；
d．手动调压：
粗调、细调、微调，一键数字调压，简洁方便；
e．大屏显示：
大屏幕多功能LCD显示器，实时显示试验参数，及“参数设置”、“试验结果”和“数据查询”等界面，显示内容清晰直观；
f．指针电压及电流表，直观反映变频控制箱工作状态。
2．可靠
a．低压过流过压保护，确保控制箱安全运行；
b．软、硬件高压过压保护，硬件保护由拨码设定且独立于软件保护，确保被试品安全测试，
c．失谐保护，有效保护设备及被试品的安全，能够在突然失谐时自动切断高压；
d．电压调节零位保护，保证调谐的安全性和高压回路的零起升压，有效保护试验人员及设备的安全；
e．放电保护，有效保护试验人员、被试品及设备的安全。
3．配置灵活
a.电抗器可单台或多台串联或并联使用，以适应不同电压等级、不同截面、不同长度的电缆
及其它GIS、短路器等被试品的交流耐压试验。
额定输出电压为18kV，因此本设备配置灵活,
一机多用。
b.本设备配有“负载补偿电容器”，当试品电容量较小（如试验电缆较短）时，并联于试品两端以达到谐振升压、完成试验目的。
单独使用补偿电容器即可使系统谐振升压，可用于对试验人员的操作培训。
、工作原理
调频式串联谐振高压试验设备的工作原理接线如图1所示。
交流220V或380V电源，由变频源
转换成频率、电压可调的电源，经励磁变压器，送入由电抗器L和被试电缆Cx构成的高压串联谐
振回路，分压器是纯电容式的，用来测量试验电压。
变频器经励磁变压器T向主谐振电路送入一个
1
较低的电压Ue,调节变频器的输出频率，当频率满足条件f时，电路即达到谐振状
2JTC7
态。
此时有
UcxQUe
其中Q为品质因素，通常Q值在几十至上百，在较小的励磁电压Ue下，使被试品Cx上产生
几十倍于Ue的的电压Ucx。
通过被试品的电流为
I2fCxUcx
从上述工作原理可以看出:
1•品质因素Q值愈高，所需电源容量愈小。
2.谐振电抗器L与被试电缆Cx处于谐振状态，此电路形成一个良好的滤波电路，故输出电压Ucx
为良好的正弦波形。
3•被试电缆击穿时，失去谐振条件，高压电压和低压电流自动减小，因此不会扩大被试品的故障点。
三、主要部件简介
3.1控制箱面板
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图2控制箱面板图
1•多功能LCD显示器，具有“参数设置”、“试验测试”、“试验结果”和“数据查询”等界面
2•指针电流表指示控制箱输出电流。
3•指针电压表一一指示控制箱工作电压。
4•过压整定拨盘开关：
用于设定试验电压过电压保护值，拨盘开关所指示值单位为kV。
5•功能旋钮屏幕菜单功能操作钮，可左右旋转或按动该钮。
6•调频旋钮一一手动频率调节钮，可左右旋转或按动该钮。
顺时针旋转为频率递增，反之为递减，
频率改变按本机设定的频率调节细度为步进量。
按动或按住不放，频率即快速及高速改变，频率改
变的方向由此前旋钮的旋转方向决定。
7•调压旋钮一一手动电压调节钮，可左右旋转或按动该钮。
顺时针旋转为电压递增，反之为递减。
按动此钮可改变调压速度（电压调节步进量），分为粗调、细调和微调三档。
8•RS-232接口一一用本厂选配的微型打印机可打印出试验参数。
9•红色带灯按钮一一高压接通按钮。
在绿灯亮的状态下，按下红按钮后，红灯亮绿灯灭。
此按钮须在屏幕进入试验界面后按动才有效。
如按下红按钮红灯亮绿灯仍亮，且松开按钮红灯灭绿灯亮，表示机内保护电路已工作，此时必须关机检查后再开机。
10.绿色带灯按钮一一在红灯亮状态下按下绿色按钮，红灯灭绿灯亮，高压回路切断，试验中断。
11•电源开关一一将此开关顺时针旋转，绿灯亮，表示已接通电源；反之为关断。
12.电源输入插座一一将随机配置的电源线与之相联接，输入电源要求：
单相220V,或三相380V。
13•变频输出插座一一五心快速卡口联接插座，用于控制箱与励磁变压器的联接。
联接时只需将电缆插头上的红点对准插座上的红点推进并顺时针方向转动到位即可；拆线时只需逆时针转动电缆插
头并拔出即可。
14•电流取样输入插座一一用专配电缆将之与励磁变压器的电流取样输出口相连接，用于测量试品电流。
15•高压取样输入插座一一电容分压器底部的输出信号经专配电缆连接于此。
16•接地端子：
此接地端子应与励磁变压器接地柱及试品接地柱联接为一点后再与接地网相连。
3.2励磁变压器
接线端子如图4所示（可参看面板提示）：
1•输入端采用五芯快速连接插头，与机箱变频输出端相连接。
输入电压0〜250V。
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•输出端分为三种连接方式，输出电压：
0〜1.15kVX3。
并联（低压连接）：
输出电压0〜1.15kV，供18kV及以下耐压试验用。
（如10kV电缆）
串联（高压连接）：
输出电压0〜3.45kV，供54kV及以下耐压试验用。
（如35kV电缆）
图3励磁变压器
注：
试验接线时，应严格区分副边绕组的输出端A与接地端E,
请依据面板提示接线！
3.3谐振电抗器如图4所示
1•高压端连接至被试品试验端及分压器高压端。
2•低压端与励磁变压器输出高端相连。
当试验电压高于电抗器额定工作电压时，应采用多个电抗器串
联使用，处于高电位的电抗器其底部应加专配绝缘底座！
当试验电流大于电抗器额定工作电流时，应采用多个电抗器并联使用。
除非有特别允许，否则不同规格的电抗器不得串联或并联。
图4电抗器
3.4电容分压器
分压器如图5所示。
1.高压端与被试品高压端（或电抗器高压端）相连。
2.测量输出插座一一采用专配的测量电缆与控制箱电压测量输入端连接。
3.接地端子一一采用专配接地线按接线图指示接地。
分压器与控制箱为专配专用，不得与其它设备换用
图5分压器
，对地端电容量为5.3nF。
，对地端电容量为16nF。
4.5负载补偿电容器
补偿电容器接线端子如图7所示。
1.高压端额定电压54kV（对接地端交流耐压值）
2.中压端额定电压18kV（对接地端交流耐压值）
3.接地端与试品接地端（或专用接地线）相连
高压端、中压端与试品试验端相连（或分压器高压端，或电抗器高压端）
1、2两端亦可单独补偿使用，2端接地，耐压36kV，补偿电容量为8nF。
当被试品电容量较小（如试验电缆较短）时，在试品两端并联此负载图6负载补偿电容器
补偿电容器，以达到谐振升压、完成试验的目的。
单独使用此补偿电容器即可使系统谐振升压，可用于对试验人员进行操作培训。
严禁超过额定电压使用
四、试验现场布置
4.1.现场接线注意事项
图8A现场接线布置示意图（电抗器并联使用，18kV以内）
护用接地址扯
图8B现场接线布置示意图（电抗器串联使用，54kV以内）
4.1.1地线组布线注意事项
应用专配接地线将各需接地部件连接，使得其中仅一点接到接地母线。
特别注意控制箱、励磁变、分压器的接地端至地线组的0点（图7）应尽可能的短，不要任意延长接地线的长度。
为减小电抗器漏磁的干扰，应将接地线组与高压取样信号线（即分压器输出线）尽可能的并行放置，布线要集中不分散，且远离电抗器，绝对避免接地线组和高压取样信号线穿梭于电抗器间!
4.1.2高压设备（谐振电抗器、分压器等）接线注意事项
高压设备应尽量靠近被试品，并与周围其它物体保持应有的空间距离。
励磁变压器在电抗器与控制箱之间。
小容量试品试验时，应尽可能使高压引线等固定，减小分布电容的变化，有利于试验电压的稳定。
4.2.试验接线方案，电抗器接线方案
4.2.1电抗器的负载能力
HDSR-f-L18/36型电抗器每台最大负载试品电容量约为0.55卩F。
1
电抗器并联总电感量L减小，根据公式f可知，在一定频率范围内，负载
2JLC
能力将增大（如针对电缆试验而言，试品电缆的可试验长度将增加）；电抗器串联总电感量L增大,
负载能力将减小。
电抗器纵向叠加串联时由于互感的影响，使谐振回路等效电感值有所增大，负载能力将相应有所减小。
而电抗器横向叠加（串联或并联）时也由于互感的影响，使谐振回路等效电感值有所减小，
负载能力将相应有所增大。
试验过程中应注意上述因素对试验结果的影响。
4.2.210kV及以下电压等级电缆耐压试验
励磁变压器次级绕组并联输出。
根据电缆的长度及截面的不同（对应被试品的电容量不同），使用单台电抗器或多台并联，联
接方式如图8A所示。
如试品电容量较小，则应采取相应的补偿措施，以使试验频率（即谐振频率）满足相关试验规程要求。
4.5km以内8.7/10kV3X300mm2规格橡塑绝缘电缆试验方案：
电缆长度（m）
试品电容量（卩F）
电抗器组合方式
补偿电容
0〜24
0〜0.009
HDSR-f-L18/36型1台
16nF
24〜1486
0.009〜0.55
HDSR-f-L18/36型1台
0
1486〜2973
0.55〜1.10
HDSR-f-L18/36型2台并联
0
2973〜4459
1.1〜1.65
HDSR-f-L18/36型3台并联
0
注：
根据附录（第九部分），可将上述被试品电容量转换成相应规格电缆的长度。
4.2.335kV及以下电压等级电缆耐压试验
励磁变压器次级绕组通常应串联输出。
现场试验接线布置如图8B所示，其中电抗器为同规格
的3台串联构成一电抗器组使用。
根据电缆的长度及截面的不同即试品电容量的大小，电抗器可以
单组或多组并联使用（本套设备仅配有一组）。
1.0km以内26/35kV3X300mm2规格橡塑绝缘电缆试验方案:
电缆长度（m）
试品电容量（卩F）
电抗器联接方式
补偿电容量
0〜21
0〜0.004
HDSR-f-L18/36型1台
5.3nF
21〜247
0.004〜0.047
HDSR-f-L18/36型1台
0
247〜495
0.047〜0.094
HDSR-f-L18/36型2台串
联
0
495〜963
0.094〜0.183
HDSR-f-L18/36型3台串
联
0
注：
根据附录（第九部分），可将上述被试品电容量转换成相应规格电缆的长度。
注意：
试验电压大于18kV时，务必多个电抗器串联，若横向并列串联，则后一级电抗器底部必须
加专用绝缘底座
4.3.安全注意事项
耐压试验时，当发生试品击穿或高压端对地放电时，在试验接地线和控制箱外壳等处，将产生暂态过电压。
因此试验时操作人员尽可能仅接触控制部件的绝缘体，建议操作人员站在橡胶绝缘垫上工作。
五、试验操作
5.1.试验准备
1.布置试验设备，检查设备的完好性，确认连接电缆无破损、断路和短路等现象。
连接线路前检查应有明显的电源断开点。
2.按图8联接各部件，各接地部件应一点接地。
3.检查控制箱面板上“电源”开关处于关断位置，连接电源线。
5.检查控制箱面板上“过压整定”拨码开关，按动拨盘，使显示的整定值为试验电压的1.05至1.1倍。
5.2.试验基本操作可利用随机所配负载补偿电容进行模拟升压试验，如能找到谐振频率并升压至额定电压，则整套设备基本正常，试验的基本操作按以下步骤进行，显示屏幕上有实时的操作提示信息，详细的功能描述及操作说明参见第七章。
5.2.1.开机接通“电源”开关，此时绿灯亮，屏幕显示厂名及参数设置界面。
5.2.2.参数设置根据试验规程及要求设置各项参数，设置完毕双击【功能】钮进入试验界面。
5.2.3.试验自动试验：
按红色“高压通”按钮，红灯亮绿灯灭，主回路接通，选择【开始】即自动开始调谐、升压、计时、降压、关闭主回路、绿灯亮红灯灭、屏幕切换至试验结果。
手动试验：
按红色“高压通”按钮，红灯亮绿灯灭，主回路接通，手动调谐、手动升压、自动计时、手动降压、按绿色“高压断”按钮、绿灯亮红灯灭、关闭主回路、屏幕切换至试验结果。
5.2.4.数据处理
在试验结果界面中，选择【保存】，再选择【返回】屏幕切换至参数设置界面。
将专用打印机（选配件）连接到控制面板的通讯口上，在参数设置界面中进入数据查询界面，查阅到相关数据后选择【打印】，即可在打印机上打印出相关数据。
六、显示屏界面功能及其操作
6.1参数设置界面：
6.1.1.参数设置操作步骤：
a.开机后屏幕自动进入“参数设置”界面；
b.旋转【功能】钮，移动光标至某个参数上；
c.按一下【功能】钮，该参数即闪烁；
d.旋转【功能】钮改变该参数内容；
e.按一下【功能】钮确认更改后的参数。
f•重复步骤1〜4设置另一参数。
g•双击【功能】钮屏幕进入“试验界面”，更改的参数得以保存在非易失存储器内。
6.1.2.参数描述
6.1.2.1.设定高压：
可由用户任意设置，在“试验界面”中显示该参数供实时参考。
试验过程中，当实际高压测量值达到“设定高压”设置值时，屏幕上的计时器自动开始计时。
6.1.2.2.过压整定：
设置范围为大于等于1.1倍“设定高压”值，当该参数小于1.1倍“设定高压”值时，软件自动调整到1.1倍“设定高压”值。
试验过程中，当实际高压测量值达到及超过“过压整定”设置值时，软件自动关闭控制箱主回路，切断高压输出。
6.1.2.3.设定时间：
设置范围为小于99分。
试验过程中，当实际高压测量值达到“设定高压”设置值时，屏幕上的计时器自动开始计时。
当计时值到达“设定时间”时，在手动模式中有蜂鸣声及屏幕字符提示用户；在自动模式中，则开始自动降压。
6.1.2.4.试验模式：
有手动和自动两种试验模式。
a.手动试验模式：
进入“试验界面”后，通过自动调谐或手动调谐、手动调节升压、自动计时、手动降压等完成试验，电压回零后按绿色“高压断”按钮，屏幕切换到“试验结果”界面。
b•自动试验模式：
进入“试验界面”，用【功能】钮选择“开始”后，自动升压至“设定高压”值，自动开始计时，计时值到达“设定时间”时自动降压至零，并自动将屏幕切换到“试验结果”界面。
6.1.2.5.频率模式：
a.变频30-300HZ:
控制箱输出频率范围为30-300HZ。
b.工频50Hz:
控制箱输出频率为固定50Hz。
C.工频45-55HZ:
控制箱输出频率范围为45-55HZ。
d.工频45-65HZ:
控制箱输出频率范围为45-65HZ。
6.1.2.6.对比度：
该参数为调整液晶显示屏的对比度，调整范围为0〜255，参数增大为屏幕变深，减
少为变淡。
当开机后不能看清图像内容时，请右旋【功能】钮一次，左旋【功能】钮一次，右旋【功能】钮二次，按【功能】钮一次，再根据屏幕情况旋转【功能】钮，直到屏幕显示正常。
6.1.2.7.数据查询:
从该窗口可进入“数据查询”界面。
6.1.2.8.日期时钟:
显示实时日期及时钟。
6.1.2.9.分压器设置:
如成套装置所配的是单节分压器，则无该项选择。
如是多节分压器，在进入“试验界面”前自动显示出分压器选择界面，用户根据实际使用的分压器节数作相应的选择。
在试验界面中试验电压参数栏内右侧，有两条或三条标记，黑块的条数表示了所选分压器的节数，即实际使用分压器的节数必须与之相同，否则将造成严重危害。
该功能仅为配有多节分压器的设备所特有。
如选择错误，则试验电压的测量值与实际值会相差悬殊，将导致严重后果。
6.2.试验界面操作
6.2.1．手动试验：
手动试验操作顺序：
进入试验界面后按红色“高压通”按钮此时红灯亮，绿灯灭。
选择自动调谐，或手动调谐时先调节【电压】旋钮，使指针电压表指示在约20V电压，手动调节【频率】钮，使屏幕中的试验电压达到最大值，调节【电压】旋钮使试验电压升至设定电压，计时器自动计时到设定时间并提示，调节【电压】旋钮使试验电压降至零，按绿色高压断按钮红灯灭绿灯亮，屏幕自动切换到“试验结果”界面。
6.2.1.1自动调谐：
旋转【功能】钮选择【自动调谐】，按动【功能】钮即开始自动调谐，指针电压表约有20V电压指示，调谐时按频率模式所选的频率范围从低到高进行频率扫描，频率到达最高点后继续在谐振点附近进行精确调谐。
在自动调谐时按一次【功能】钮即取消该操作。
启动自动调谐时，必须是屏幕进入试验界面后未顺时针旋动【电压】旋钮，否则禁止自动调谐。
6.2.1.2手动调谐：
每旋转一格【频率】旋钮，频率改变一个步进量（即调节细度，通常为0.1Hz），
顺时针为频率升高，反之为下降。
按动【频率】则为快速改变，按住数秒钟后开始更快速改变，改变的方向视之前旋转的方向。
当频率到达上限时，继续顺时针旋转【频率】旋钮则为无效，而按动【频率】旋钮则可将频率值切换到下限；当频率到达下限时，继续逆时针旋转【频率】旋钮则为无效，而按动【频率】旋钮则可将频率值切换到上限。
6.2.1.3电压调节：
顺时针旋转【电压】旋钮为升压，反之为降压。
调节速度由屏幕中“试验电压”字符下面的箭头确定，三个箭头为粗调，两个为细调，一个为微调，按动【电压】旋钮可切换调压速度。
当试验电压达到设定电压并停止调整后，系统能自动跟踪稳定试验电压，如又手动调整了试验电压，则系统按新的试验电压值进行跟踪。
6.2.1.4计时：
分手动计时和自动计时两种功能。
在试验电压还未达到设定电压时，可进行手动计时，用【功能】钮选择【计时】并按动【功能】钮即开始计时，选择【停止】则计时停止，再选择【继续】则累加计时，或选择【清除】计时值清零，当试验电压达到设定电压时，自动清零并开始计时，计时值达到设定时间时蜂鸣器及信息提示进行降压操作。
6.2.1.5存频：
将当前的输出频率值存储到内存中。
6.2.1.6取频：
将保存的频率值调出作为当前的输出频率。
该操作必须是屏幕进入试验界面后未顺时针旋动【电压】旋钮，否则禁止取频。
当取出的频率值超出所选择的频率范围，则该操作无效。
6.2.2.自动试验进入试验界面后按红色“高压通”按钮此时红灯亮，绿灯灭。
用【功能】钮选择【开始】即开始自动试验，试验顺序是自动调谐、自动升压、试验电压到达设定电压后自动开始计时并自动跟踪电压、计时值达到设定时间后自动降压、试验电压回零后自动关闭主回路、红灯灭绿灯亮、屏幕切换到“试验结果”界面。
如需终止试验，则按绿色高压断按钮强行中断，屏幕切换到“试验结果”界面。
6.3.试验结果及数据查询：
6.3.1．试验结果
试验完毕或试验中断后，屏幕切换至“试验结果”界面。
“试验结果”界面中显示的内容有：
a.试验电压：
“加压时间”自动计时完毕或中断时的电压值，括弧中的为设定电压。
b．加压时间：
实际加压的时间，括弧中的为设定时间。
c.试验频率：
即为加压时的频率值。
d.试品电流：
即高压回路的电流值。
e.试验结果：
如试验时无异常且达到预定加压时间，则结果为通过；如试验过程中因某种原因而终止试验，则该项显示中断的信息，中断信息有放电保护、高压过压、低压过压、低压过流、失谐保护、过热保护。
f.试验日期：
“加压时间”自动计时完毕或中断时的日期和时间。
用【功能】钮选择【保存】，则该屏幕中的参数保存在内存中，可反复调用。
无需保存，则选择【返回】切换至参数设置界面。
6.3.2.数据查询：
从参数设置界面中找到“数据查询”项，选择“进入”后屏幕显示最近保存的一组数据信息。
旋转【功能】钮可向前或向后按页翻动数据信息。
此时按动一次【功能】钮，提示框提示返回或打印，如打印则从面板的通讯端口输出到专用打印机。
本机内存共可存储50页
数据，存满后每保存一次则删除最早的一页。
七、安全保护功能当机内某种保护功能启动后，系统进入保护状态：
自动关闭主回路，中断试验，此时红灯灭绿灯亮，屏幕切换至试验结果界面，试验结果中显示相应的保护信息。
无论何种原因导致保护，均应查明原因后方能继续升压试验。
7.1.高压过压：
分为软件和硬件高压过压保护两种。
软件保护由参数设置界面中的过压整定来设置，硬件保护由面板上的过压整定拨码开关来设置。
当试验电压达到其中的一个设置值时，系统进入保护状态。
如为软件保护，则可重新进入试验界面，如为硬件保护则必须关机两分钟后重新开机。
7.2.放电保护：
在试验过程中如出现放电、闪烙现象并达到一定程度时，硬件进入保护状态，此时必须关机两分钟后重新开机。
7.3.失谐保护：
当试验电压出现大幅度起落时，系统软件进入保护状态。
7.4.低压过压：
当机箱内主回路的工作电压达到预置上限值时，系统硬件进入保护状态，此时必须关机两分钟后重新开机。
7.5.低压过流：
当机箱内主回路的输出电流达到预置上限值时，系统硬件进入保护状态，此时必须关机两分钟后重新开机。
7.6.过热保护：
机箱内多处设有温度传感器，当其中一个达到预置温度值时，系统硬件进入保护状态。
7.7.零位保护：
本机具有软件和硬件零位保护，在屏幕为非试验界面时，软件禁止接通主回路，即红灯按不亮，屏幕进入试验界面时，软件自动将输出控制电压置为零，按动红色按钮时硬件自动进行零位检测，满足条件则红灯亮，主回路接通。
7.8.自动调谐保护：
当已有电压输出时，禁止自动调谐，以防止频率进入谐振点时试验电压大幅度上升而造成危害。
7.9.取频保护：
当已有电压输出时，禁止取频操作，以防止频率进入谐振点时试验电压大幅度上升而造成危害。
7.10.量程指示：
在屏幕中试验电压参数栏内右侧，有两条或三条标记，黑块的条数表示了所选分压器的节数，即实际使用分压器的节数必须与之相同，否则将造成严重危害。
该功能仅为配有多节分压器的设备所特有。
八、故障排除
8.1．电源无指示、屏幕无显示外部供电线路故障，电源线断路，控制箱内辅助变压器上的保险丝管开路。
8.2．电源有指示，屏幕亮但无显示内容屏幕对比度不合适，参照7.1.2.6
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