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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv高壓電纜中間接頭測試裝置

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

11kV/300mm2電纜1km交流耐壓試驗，電容量≤0.3755uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓28kV，試驗時間5min。
10kV開關等電氣設備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過42kV，試驗時間1min。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置：ZSBP系列變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小在國內外得到了廣泛應用，

是當前高電壓試驗的新方法和潮流。不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓前斷開電源，

這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且不會出現任何恢復過電壓。

被試品是否被穿可按下述各種情況進行判斷： 
1、根據試驗時接入的表計進行分析，一般情況下，若電流表突然上升，則表明被試品擊穿（過流繼電器動作，自動跳閘）。但當被試品的容抗XC  與試驗變壓器的漏抗 XL之比不大于2時，雖然被試品擊穿，電流表指示也不會發生明顯的變化，有時還可能出現電流表指示反而下降的情況。 
若出現這種情況，應根據在高壓側的測量電壓裝置高壓側的電壓，被試品若擊穿，其電壓表只是要突然下降，而在低壓側測量的電壓表也要下降，但有時很不明顯。 
2、根據試驗控制回路的狀況進行分析。若過流繼電器整定值適當，則被試品擊穿時過流繼電器動作，電磁開關即跳閘。若整定值過小，可以在升壓過程中因被試品的電容電流過大而使過流繼電器動作而跳閘。 
3、根據被試品狀況進行分析。試驗過程中，如被試品發出響聲、斷續放電響聲、冒煙、產生氣體、有焦臭味、及燃燒等都是不能容許的，應查明原因。如查明這種情況來自被試品絕緣部分，則可以認為被試品存在問題或已確實被。

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置主要技術參數
1.額定容量：44kVA
2.額定電壓：22kV；44kV
3.額定電流：2A；1A
4.測量精度：系統有效值1.5級
5.工作頻率：30-300Hz
6.裝置輸出波形：正弦波
7.品質因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)
8.波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%
9.輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz
10.工作時間：額定負載下允許連續60min；過壓1.1倍1分鐘
11.溫    升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K
12.保護功能：過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能
13.環境溫度：－20℃-55℃
14.相對濕度：≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置中試控股系統配置參數

(一)變頻電源ZSXZ-4kW                                      1臺

1)額定輸出容量：4kW

2)工作電源：220/380±10%V（單/三相），工頻

3)輸出電壓：0–400V

4)額定輸入電流：10A

5)額定輸出電流：10A

6)電壓分辨率：0.01kV

7)電壓測量精度：1.5%

8)頻率調節范圍：30–300Hz

9)頻率調節分辨率：≤0.1Hz

10)頻率穩定度：0.1%

11)運 行 時 間：額定容量下連續60min

(二)激勵變壓器ZSJL-3kVA

1)額定容量：3kVA

2)輸入電壓：0-400V

3)輸出電壓：1.5/3kV

4)結    構：干式

6)重    量：約35kg

(三)高壓電抗器ZSDK-22kVA/22kV

1)額定容量：22kVA;

2)額定電壓：22kV

3)額定電流：1A

4)電 感 量：110H/單節

5)品質因素：Q≥30 (f=45Hz)

6)結    構：干式

(四)電容分壓器ZSFY-3000pF/50kV

1)額定電壓：50kV

2)高壓電容量：3000pF

3)介質損耗：tgσ≤0.5%

4)分 壓 比：1000：1

5)測量精度：有效值1.5級

6)重    量：約8kg

(五)ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置補償電容器ZSBC-20000pF/40kV

1)額定電壓：40kV；

2)高壓電容量20000pF；

3)重量：8kg；

一般應考慮以下幾個因素： 
1、在被試品上可能產生過電壓的數值、持續時間及其次數。如被試品遭受較高過電壓的可能性極小，則可不必采用過高的試驗電壓；如被試品（如直接與架空線連接的發電機）可能遭受到較高的過電壓時，則應適當提高試驗電壓的數值。 
2、電氣設備設計時采用的絕緣水平。
3、設備絕緣的狀況。設備在運行中由于各種條件的影響，使絕緣逐步劣化，絕緣性能下降，故在確定試驗電壓時，應考慮到絕緣損傷的程度和運行年限。例如，運行中設備的試驗電壓應為出廠時的75%~90%。

如何選擇合適的變頻串聯諧振耐壓試驗裝置？
為了選對規格，請提供以下技術參數
1、電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質（中性點耐壓或全絕緣耐壓）單相對地電容量；
2、電力電纜：電壓等級，大長度，截面積；
3、發電機、電動機：電壓等級（出口電壓或稱工作電壓），試驗電壓（耐壓值）單相對地電容量范圍（如0.2-0.55uF等）；
4、開關、絕緣子、PT、CT、絕緣工器具、母線：電壓等級（或稱工作電壓）；試驗電壓（耐壓值）；
5、CVT效驗：電壓等級或稱工作電壓，試驗電壓（耐壓值）電容量范圍（如0.005-0.02uF）。

什么是串聯諧振？ 
由于電力預防試驗大多是對于大容量和高電壓的電氣設備，建議采用工頻耐壓進行絕緣性能的檢測，也就是剔除了采用直流高壓發生器對于電氣設備絕緣性能檢測的使用要求，雖兩者都屬于破壞性試驗；

但經過長期的研究，采用工頻耐壓的方式相對于直流耐壓穩定性，安全性要好，由于電氣設備的容量大，電壓高，往往像油浸式試驗變壓器一類的工頻耐壓設備無法滿足測試要求，在國內，為了達到這一目的，基本通過變頻串聯諧振來實現測量。 
變頻串聯諧振，“變頻”在串聯諧振電路中，通過調整可變的頻率范圍產生諧振條件，“串聯”是指在整個電路中的鏈接方式，串聯時，電壓相加，電流不變，“諧振”是指的諧振電路，組合起來就是我們常說的串聯諧振試驗裝置。

串諧式限流器適用范圍串諧式限流器在不同電壓等級系統中應用時，其所需的電容量從而占用空間體積差別很大。表l給出了串諧式限流器應用在35、110、220、500kV系統中，且要求穩態短路限流值分別為10、20、30kA時，其所需的電容、電感值(忽略系統內感)。

 

    串諧式限流器具有原理、拓撲結構簡單，正常運行模式下功耗接近于零、不影響系統運行、能實現串補功能，故障限流模式下能夠實現有效限流、便于與繼電保護配合等優點。

 

    本文對串諧式限流器從正常運行模式向故障限流模式過渡過程中的轉移電流等進行了仿真研究，得出以下幾點結論，這些結論在實際應用中應引起注意。

    1)串諧式限流器從正常運行模式切換到故障限流模式過程中，其諧振電容C與轉換開關K之間會產生高頻振蕩轉移電流，并在C兩端引起振蕩過電壓，且振蕩電流幅值與轉換開關的閉合時間成振蕩增幅關系、振蕩電壓幅值隨著轉換開關閉合時間的延遲成階梯上升關系。

    2)在諧振電容C支路中串入適當的電感厶c可有效降低上述高頻振蕩的頻率和幅值，但會抬高振蕩回路中的臨界阻尼電阻值，從而延長振蕩衰減時間。

    3)可在轉換開關K支路中串入適當阻尼電阻(如臨界阻尼電阻的1／10)加速振蕩衰減過程，但在短路限流期間阻尼電阻將要流過全部短路電流，因此其功耗極大，選擇時應充分考慮承載容量。

    4)串諧式限流器應采用高速轉換開關，確保線路發生短路時能夠以最快的速度短接電容器、進入故障限流模式，否則其電容器及轉換開關將工作在極其惡劣的條件下。

    5)在短路限流期間(斷路器未跳閘切斷故障回路之前)串諧式限流器的轉換開關將承受全部系統短路電流與電容高頻振蕩電流，當其采用功率半導體器件構成時，應充分考慮能夠承受這種運行工況。

通常逆變器要求功率可調,以滿足不同負載的需求,而串聯諧振逆變器的調功方式大體可分為兩大類直流側調功和逆變側調功。

    直流側調功

    直流側調功方式是在逆變器的直流側進行輸出功率調節的方式,即通過對逆變環節輸入電壓值的調節實現對逆變器輸出功率的調節。通常有兩類直流側調功方式相控整流調功和直流斬波調功。

1.相控整流調功

    整流電路采用全控或半控器件進行可控整流,通過調節觸發角得到不同的整流輸出直流電壓供給逆變環節,從而改變逆變器輸出功率。相控整流方式很大的不足是由于觸發角直接影響到網側功率因數,因此采用相控整流調功時會使系統網側功率因數變低,同時也會給電網帶來不同程度的諧波危害。另外,還有采用半控器件時系統調節響應快速性差等缺點。

    2.直流斬波調功

    直流斬波調功電路拓撲,即在整流與逆變環節之間加入DC/DC變換器,通過調節DC/D變換器的功率器件導通占空比來改變輸出電壓,從而調節感應加熱電源的輸出功率,該模式采用不控整流方式,大大降低了系統對電網的干擾,且提高了網側功率因素但需在主電路增加一級直流調壓和濾波電路,大大增加了電源的體積和成本,且斬波主開關器件工作在硬開關狀態,開關損耗大,不易在高頻及大容量系統中應用。

 

    逆變側調功

 

    逆變側調功即在逆變器側通過對逆變橋功率器件開通關斷的控制改變逆變器輸出電壓的有效值從而實現對逆變器輸出功率的調節。常見的逆變調功方法主要有脈沖頻率調制法、脈沖密度調制法、PWM調制法,下面分別進行介紹。采用逆變側調功方案,就可以在直流側采用不控整流,從而大大提高系統整體網側功率因數,同時逆變側功率調節的響應速度比采用直流側調節要快。

    1.頻率調制

    串聯諧振電路的阻抗頻率特性。如果讓負載工作在感性狀態下,那么負載阻抗將隨頻率的提高而提高,從而減小輸出功率。頻率調制的方式簡單易行,而且容易實現軟開關。但是調節范圍有限,如果要求輸出功率接近零,就要求開關頻率達到無窮大,這顯然是不可能的,所以只有在值較高的時候才比較有優勢

    2.脈沖密度調制

    就是通過控制脈沖密度,從而控制輸出平均功率,來達到控制功率的目的。也就是通過控制加熱時間來控制功率。這種控制方法較容易實現,在傳統的電阻加熱的設備中比較常用。但是由于是間斷加熱,所以加熱效果不好,使加熱對象加熱不均勻,這種方法較少用。

    3.脈沖寬度調制

    該方法通常采用不控整流橋和濾波電路為逆變橋提供穩定的直流輸入電壓,應用負載頻率跟蹤技術,使電流過零信號與基準橋臂驅動信號同步,通過調節逆變橋基準橋臂與移相橋臂的驅動信號之間的移相角,盡而改變輸出電壓脈寬,使得負載輸出的正負交替電壓之間插入一個零電壓區,從而調節輸出電壓的有效值,實現功率調節。在這種控制方案下電路中的功率開關器件易實現ZVS或ZCS軟開關,減少了開關損耗和電磁干擾,同時調功范圍寬、速度快、功率因數高、負載適應性好,克服了整流調功和PFM調功的缺點,是目前一種較好的控制方案。而根據輸出電壓基波和輸出電流的相位關系有三種移相調功方式：

    （1）容性移相PWM調功方式輸出電壓基波相位滯后輸出電流

    （2）諧振移相PWM調功方式輸出電壓基波與輸出電流同相位

    （3）感性移相PWM調功方式輸出電壓基波相位超前輸出電流。