ACRLとACRFの高電圧試験システムの違いは何ですか？

2つの交流直列共振耐電圧技術の解析：高電圧ケーブル試験におけるACRLおよびACRFの応用

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概要： XLPE高圧電力ケーブルやGISなどの容量性高電圧機器の交流耐電圧試験の分野では、 ACRL（インダクタンス変調型電力周波数共振システム）とACRF（周波数変調型インバータ共振システム）という2つの主流の直列共振試験技術が用いられています。どちらもLC直列共振原理を利用して、小さな電源容量から高い試験電圧出力を実現していますが、同調機構、出力周波数、適用可能な動作条件は大きく異なります。これらはそれぞれ、実験室試験、工場試験、現場試運転試験において不可欠な役割を果たしています。本稿では、国内外の電力業界規格および工学的実践に基づき、これら2つのシステムの原理、技術的特徴、主な用途、および選定基準について包括的に解説します。

中国では都市部の電力網や新エネルギー源を支える高電圧ケーブル線の大規模な運用開始に伴い、架橋ポリエチレン（XLPE）ケーブルの絶縁耐電圧試験が電力網の安全性を確保する上で重要な役割を担うようになった。高電圧ケーブルは典型的な大容量容量試験対象であるため、従来の直接昇圧式商用周波数試験トランスは電力容量と機器重量の制約を受け、長距離ケーブルの耐電圧試験要件を満たすことが困難であった。そのため、直列共振式交流耐電圧試験が業界の主流ソリューションとなっている。

欧米の高電圧試験業界標準システムでは、直列共振耐電圧システムは、ACRL（AC Resonant-L、インダクタンス変調型商用周波数直列共振システム）とACRF（AC Resonant-F、周波数変調型可変周波数直列共振システム）の2種類に分類されます。国内の電力分野では、主にACRF可変周波数共振装置が使用されていますが、ケーブル製造会社の研究所や権威ある第三者試験機関では、ACRLインダクタンス変調型50Hz共振システムがより一般的に使用されています。これら2種類の装置に絶対的な優劣はなく、試験目的、試験場所、部分放電検出を同時に行うかどうかによって選択が異なります。

I. 基本的な動作原理

ACRLインダクタ変調共振システム（固定電源周波数50Hz）

ACRLシステムの電力出力は、50Hzの主電源周波数電圧に厳密に固定されています。リアクトル（可変エアギャップ/マルチタップ可変リアクトル）のインダクタンス値Lを調整することで、回路の誘導リアクタンスを試験対象ケーブルの容量リアクタンスに一致させ、共振条件を満たします。50Hzの周波数で直列共振電圧昇圧が実現されました。試験電圧周波数は電力系統の実際の動作周波数と完全に一致しており、絶縁媒体内部の電界分布と分極特性はケーブルの実際の動作条件と完全に等価でした。

ACRF周波数変調および周波数変換共振システム（20～300Hz調整可能）

ACRFシステムでは、リアクトルのインダクタンスパラメータは一定に保たれます。出力周波数fは、周波数変換器によって動的に調整され、試験対象ケーブルの静電容量Cに一致させることで、回路共振を実現します。共振周波数はケーブル長（静電容量）に応じて自動的に変化し、標準的な許容動作範囲は20～300Hzです。ケーブルが長く、静電容量が大きいほど、共振動作周波数は低くなります。この方式は周波数調整によるチューニングに依存しており、リアクトルには直列および並列に柔軟に組み合わせ可能な標準化された固定インダクタンスモジュールが使用されます。

II．コア技術の特徴と主な産業応用

ACRL（調整可能なインダクタンス50Hz電源周波数共振システム）

主な利点：真の50Hz電源周波数試験電圧、低電磁ノイズ、高精度部分放電PD同期検出のネイティブサポート、およびケーブル型式試験に関するIECおよびGBの電源周波数要件に完全に準拠した試験条件。

主な用途：

ケーブルメーカー向けの型式試験および事前認定試験 製品開発およびプロセス変更時における、新型XLPE高電圧／超高電圧ケーブルの型式試験。規格では50Hz交流耐電圧の使用が求められています。ACRLは、実際の運用におけるケーブルの電気的ストレス状態を再現でき、ケーブル本体、中間接続部、および端子の長期絶縁性能を検証するために使用されます。ケーブル型式試験に最適な装置です。
実験室でのサンプリング検査および科学研究検査 第三者機関の高電圧試験ラボおよびケーブル工場の高電圧試験室では、完成したケーブルサンプルに対して商用周波数耐電圧試験および部分放電試験を実施します。耐電圧試験と同時に、絶縁内部の微細な空気ギャップや不純物を特定するために、部分放電信号も収集されます。
発電機および大型電動機の固定子巻線の商用周波数耐電圧試験 大型回転モーターの絶縁設計基準は50Hzの電源周波数であり、実電源周波数の交流耐電圧の使用が求められます。ACRLは、このような機器の絶縁評価に対応し、部分放電診断も実施できます。
試験に必須の電力周波数要件がある特別なプロジェクトの場合 海外プロジェクトやハイエンド電力エンジニアリング契約の中には、試験電圧を45～55Hzの商用周波数とすることを明示的に要求するものがあります。このような場合、ACRLシステムを優先的に採用する必要があります。

制限事項：調整式リアクトルは大型で重量があるため、現場での運搬が困難です。インダクタンス調整範囲が限られており、1セットの装置で対応できるケーブル容量の範囲も狭いです。非常に長いスパンのケーブルを扱う場合は、リアクトルモジュールを交換する必要があります。現場の建設現場での大規模な引き渡し試験には適していません。

ACRF（周波数調整可能な共振システム、20～300Hz）

主な利点: モジュール設計、制御可能な機器重量、単一ユニットで非常に広い範囲のケーブル容量をカバーでき、長さの異なるケーブルラインに適応可能。現場の電源容量に対する要求が低く、回路の有効電力損失を提供するだけでよく、現場での展開が容易なため、国内電力網の主流機器となっています。GB 50150 2016、DL/T 474.4 2018、およびIEC 60840規格に基づき、20～300Hzの周波数範囲でのAC耐電圧試験は、XLPEケーブルの現場受入試験に使用でき、優れた試験等価性を備えています。

主な用途：

新設高電圧ケーブル線の現場引き渡し耐電圧試験 10kVおよび220kVの都市配電網ケーブルと新エネルギー送電ケーブルの敷設完了後に行われる最終引き渡し試験は、ケーブル本体の損傷や共同設置工程における不具合を検出するために実施されます。これは、国内の電力建設現場で最も広く使用されている試験装置です。
GISや開閉装置などの容量性高電圧機器の現場耐電圧試験 : 変電所の GIS、計器用変圧器、およびの現場での AC 耐電圧試験高電圧開閉装置共振回路の優れたフィルタリング特性を利用して、正弦波状の試験電圧を出力する。
運転中および保守中の予防的耐電圧試験 ケーブルラインのオーバーホールおよび改修後の絶縁検証試験。長距離ケーブル、および海底ケーブルや陸上ケーブルの短区間における現場での耐電圧試験に適用可能。
現場や建設現場で電力供給が制限されるような状況では 建設現場には、一般的な工場用電源しかない場合が多い。ACRFシステムは消費電力が少なく、高出力の試験用変圧器も不要で、試験回路を迅速に構築できる。

制限事項：動作周波数が50Hzからずれています。周波数変換器にはスイッチング電磁ノイズが内蔵されているため、本来の条件下で高精度な部分放電測定を実現することは困難です。部分放電検出が必要な場合は、別途複雑なフィルタリングおよびノイズ低減ユニットを追加する必要があります。ケーブルが長い場合、共振周波数が20～30Hzの範囲まで低下する可能性があります。

III. ACRLの概要と主な用途

比較ディメンション	ACRLインダクタ変調型電力周波数共振システム	ACRF周波数変調共振システム
チューニング方法	リアクトルのインダクタンスLを調整し、周波数を50Hzに固定する。	インダクタンスLを固定した状態で、電源周波数fを調整する。
出力周波数	厳密な50Hz	20～300Hz、ケーブルの静電容量によって変動
部分的な放射線検出機能	低ノイズ特性により、高精度な部分放電試験を直接実施可能。	元のノイズは高いため、追加のフィルタリングが必要です部分放電試験実行することができます。
一般的な使用場所	ケーブル工場研究所、第三者試験ホール	送電網建設現場と引き渡し試験
中核となる適用可能なビジネス	型式試験、工場試験、科学研究試験	現場での引き渡し試験、GIS耐電圧試験、運用および保守試験
ケーブル互換性範囲	互換性のあるコンデンサーの範囲は比較的狭い。	1セットの機器で、幅広いケーブル長に対応できます。
機器の可動性	かさばり、移設費用も高額	モジュール設計により、現場での輸送が容易になる。
標準的な位置決め	型テストの優先順位付けスキーム	現場での引き渡しテストのための主流のコンプライアンスソリューション

IV．業界選定に関する推奨事項と現在の開発状況

国内電力業界における実際の応用という観点から見ると、ACRF可変周波数共振システムは現場での受入試験において絶対的な主流を占めており、完成時にほとんどの新規ケーブルの耐電圧要件を満たしています。一方、ACRL可変インダクタンス50Hz共振システムは主に実験室環境で使用されており、現場での応用事例は少ないです。

『Brooklyn Galaxy』のために、倪氏はブルックリン美術館のコレクションからXNUMX点の名品を選び、そのイメージを極めて詳細に描き込みました。これらの作品は、彼の作品とともに中国ギャラリーに展示されています。彼はXNUMX年にこの作品の制作を開始しましたが、最初の硬貨には、当館が所蔵する 型式試験、工場での部分放電耐電圧複合試験、および必須の電力周波数要件 契約においては、試験負荷が実際の運用と完全に一致するように、ACRLシステムを優先的に扱うべきである。
建設現場、工事完了時のケーブル引き渡し、GIS耐電圧試験、および電力供給状況の悪い現場 ACRF周波数変換共振システムを優先的に採用すべきである。これらのシステムは、20～300Hzの試験に関する国家規格の要件を満たしつつ、効率性と機器の携帯性のバランスも優れている。
プロジェクト現場で耐電圧試験と部分放電診断の両方を同時に行う必要がある場合、ACRF装置を選択する際には、周波数変換器の電源からの電磁干渉を抑制するために専用のフィルタ部品を構成する必要があります。条件が許せば、サンプルを研究所に送付し、ACRLを用いた部分放電試験を実施してください。

V. 業界概要

ACRLシリーズとACRFシリーズの共振試験技術は互換性があるわけではなく、実験室と現場のシナリオにおいて相互補完的な関係にあります。ACRLは、電力系統と整合した50Hzの実世界の電力周波数試験条件を想定しており、研究開発、型式承認、診断試験に適しています。一方、ACRFは現場での適応性と広い測定範囲を重視しており、多数のエンジニアリング引き渡し試験や受入試験に対応しています。試験担当者は、高電圧ケーブル絶縁試験結果の正確性と妥当性を確保し、電力系統の安全な運用に信頼できる基盤を提供するために、試験目的、標準条項、プロジェクト契約要件に基づいて試験システムを合理的に選択する必要があります。