集装箱式交流耐压试验系统研究与应用沈从树

集装箱式交流耐压试验系统研究与应用沈从树

沈从树

（安徽送变电工程有限公司安徽合肥230022）

摘要：变电站电气设备交流耐压试验是电气设备的重要试验项目之一，现场多采用串联谐振耐压设备，试验电压等级高，试验设备单件多，接线复杂。文章介绍了集装箱式交流耐压试验系统的研制背景和技术原理，阐述了系统的成果形式和研究方案，最后通过工程应用，提出了系统的改进方向。

关键词：集装箱；交流耐压；试验；系统；研究

1背景

《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（GB50150-2016）和《国家电网公司十八项电网重大发事故措施》（2012修订版）均规定交流耐压试验为电气设备重要交接试验项目，基建阶段需要进行现场耐压试验设备非常多。

由于工频耐压试验设备体积大，重量重，运输不方便等原因，变频耐压试验设备在现场得到广泛使用，主要有可调电感和可调频率两种方式，由于近年可控硅技术的发展，加之试验设备体积和重量都具有明显优势，目前现场基本采用变频式交流耐压系统。试验系统主要由控制台、变频电源、励磁变压器、电抗器、分压器等单设备组成，试验电压越高，设备体积越大、越重，运输越不方便。目前国内用于110kV及以上电压等级电气设备耐压试验仪器均为单体分散布置，采用单件运输、现场吊装组合、现场布置接线的方式。且现场无专用试验室，试验人员工作环境较差，安全风险大。目前国内采用集装箱式布置多用于局放测试、角比差测试等对安全距离要求不高的试验系统，而串联谐振耐压试验系统多采用分散式布置的试验系统。部分试验设备生产厂家研发高压试验车，但由于高压试验车造价高，使用成本大，且受安全距离等因素影响，车辆体积大，在施工现场收道路转弯半径的影响，适用性不强。

2技术原理

220kV、110kV电气设备由于试验电压等级高，部分设备试验容量大，由于工频试验设备的容量、体积、重量、试验过程中如果发生闪络或击穿，短路电流很可能伤害电气设备等因素的影响，现场多采用串联谐振的方法进行试验。目前，现场使用最多的是调频式串联谐振装置，这种设备体积小，质量轻，品质因数高，使用方便，得到了广大试验人员的普遍认可。依据电路基本知识可知串联谐振的基本原理，这里不再赘述，现总结串联谐振试验装置的特点如下：（1）由串联谐振回路的品质因数可以知道，理论上试验容量可以达到激磁变压器容量的Q倍；（2）试验装置只对试验频率起作用，受试验电源的频率影响较小，对于施工现场电源质量较差的情况，适用性强（3）如果试验过程中发生放电，回路立刻脱谐，对被试设备的伤害小；（4）放电恢复电压建立过程较长，控制电源有时间在再次达到闪络电压之前跳闸，避免重复击穿，恢复电压不会出现任何过冲所引起的过电压，这点也是串联谐振耐压试验的主要优点；（5）设备制造工艺越来越高，更多的体积小、重量轻、操作方便的试验设备可以选择，特别能通过电抗器、电容器的不同组合，实现对不同设备的耐压试验，有很强的实用性和灵活性。

3成果形式及研究方案

3.1成果形式

该系统主要将串联谐振耐压试验装置和红外电子围栏等辅助系统集成到一个集装箱内，并在集装箱内设置一个现场试验控制室。具体研究成果主要包括：

（1）研制一套集装箱式交流耐压试验系统

将交流耐压试验设备、辅助系统等集中整合到改造的集装箱内，并设置试验控制室，集装箱实现自动和手动操作方式，通过接地报警系统、红外电子围栏系统、视频监控系统等分系统运行，最终研制出一套集装箱式交流耐压试验系统。

（2）编制集装箱式交流耐压试验系统作业指导书、操作规程和基本该系统应用的典型施工工法。

3.2研究方案

3.2.1确定使用范围

（1）满足220kV及以下电压等级GIS、断路器、CT的交流耐压试验。试验电压：U≤495kV；试验频率：45～300Hz。

（2）满足≤3km长110kV（630mm2）交联电缆的交流耐压试验。试验电压：U=2U0=128kV；试验频率：30～300Hz；试验时间：60min/相。

3.2.2功能结构要求

将220kV设备交流耐压试验及110kV电缆交流耐压试验所需的成套设备以及相关附件、装置和辅助设备全部集成在经特殊改装的集装箱内。且自动展开试验平台，试验设备无需下车，无需组装，内部无需每次接线，也无需依赖外部装卸机具，即可在车上独立完成所有试验。

（1）集装箱箱体

集装箱箱体尺寸为：长7.6米、宽2.44米，满足7.8米长车辆运输要求，可在工程试验现场复杂的路况中灵活移动。

（2）设备运输状态

集装箱采用三段式滑移结构设计，箱体前部设计有独立的试验控制室。变频电源、励磁变压器、500kV高压电抗器均独立固定在集装箱底板上。130kV电抗器用滑移小车进行固定。

（3）设备试验状态

500kV交流耐压时，将集装箱箱体后部两段向前滑移至预定位置，将高压电抗器露出，将均压环安装到位，即可进行试验。电力电缆耐压试验时，将集装箱箱体后部两段向前滑移至预定位置，130kV电抗器滑移至预定位置，即可进行试验。电缆试验时仍利用500kV分压器。由于电缆试验时间长，电流大，为了防止涡流发热，采取的措施主要有：集装箱内两台电抗器绕线采用正反绕的方式，电缆试验时两台电抗器并联；130kV电抗器通过绝缘底座进行垫高；电动滑移小车采用绝缘材料制造。

（4）集装箱展开方式和滑移小车移动方式

集装箱后门手动打开至侧壁固定，解除滑移箱体固定，将滑移仓分段滑移到位，集装箱移动采用手自一体方式。130kV电抗器滑移小车设有限位开关，采用手自一体方式移动。

（5）电源系统

集装箱配有试验配电箱，为外接三相五线380V电源，单独直供试验设备，单相220V电源给辅助设备供电。配电箱上设有三相电源和单相电源的输出端口，以满足试验现场其他设备临时性用电。所有电气布线采取强弱电分离，信号线采用屏蔽线。

（6）接地系统

系统高压设备接地均接至集装箱内的接地铜排上，并将铜排与地网直接接地，整套系统实现一点接地，其接地线采用导电截面为25mm2的铜绞线，满足安规有关要求。

（7）照明系统

集装箱高压室和控制室均装设节能灯，满足设备接线、检修和控制对照明的要求。为保证试验场地光线不足或夜间能够正常进行试验，系统装有2台大功率泛光灯并可升降和360°旋转，最远照射距离30米。箱体顶部配备了4台场地照明灯，保证试验车四周无照明死角。

（8）视频监控系统

为保证试验安全进行，集装箱顶上装有可360°旋转的远距离监控摄像头，最远对焦距离为50米，控制室内装有单独使用的高清监控显示屏。

（9）试验呼唱系统

试验呼唱系统主要包括：箱体顶部配置的扬声器、音频放大器和无线耳麦等现场通讯对讲设备，确保操作人员在试验现场的呼唱指挥。

（10）红外电子围栏及报警系统

系统采用红外电子围栏与安全彩带相结合方式进行试验场地的围挡。电子围栏报警控制部分与试验电源系统实现联切，试验时一旦有人误闯，试验系统将发出声光报警并直接切断电源。

4工程应用

集装箱式交流耐压试验系统已在安徽滁州韭山220kV变电站、安徽滁州团山220kV变电站等工程进行了现场应用，完成了相关电压设备的耐压试验，系统功能齐全、操作方便，提高了现场高压试验的安全性和工作效率，系统集装箱尺寸可满足7.8米长车辆运输要求，便于车辆在变电站现有设计转弯半径的道路上通行，但也限制了耐压试验系统各设备元件间的安全距离，难以满足更高电压等级的耐压试验设备集成要求，只有进一步深化结构研究，才能不断提高系统的试验电压等级，以满足更高电压等级电气设备现场耐压试验需求。