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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv電纜耐壓試驗裝置

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。

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置組成部分：變頻電源主機、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器、補償電容器、測試附件組成。
元器件（純進口）：功率器件：德國英飛凌，模塊：日本富士IGBT，芯片：英特爾等

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

裝置主要組成

1、變頻電源  ZSBP-4kW

2、激勵變壓器       ZSJL-3kVA

3、高壓電抗器       ZSDK-22kVA/22kV

4、電容分壓器       ZSFY-3000pF/50kV

交流耐壓試驗是電力設備絕緣強度有效和直接的方法，是電力預防性試驗的一項重要內容。 
此外，由于交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過試驗后，設備有較大的安全裕度，因此交流耐壓試驗是電力設備安全運行的一種重要手段。一般變頻串聯諧振試驗裝置來進行交流耐壓試驗。  
試驗電壓的確定 
交流耐壓試驗中，關鍵的問題就是正確選擇試驗電壓的數值，一方面要求能保證絕緣水平，另一方面要考慮因試驗電壓過高而引起的絕緣劣化。

主要功能及特征

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。

特點：

1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要整定，試品閃絡時閃絡保護動作并能記下閃絡電壓值，以供試驗分析。

2、整個裝置單件重量很輕，便于現場使用。

3、裝置具有三種工作模式：全自動模式、手動模式、自動調諧手動升壓模式；方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。

4、能存儲和異地打印數據，存入的數據編號是數字，方便識別和查找。

5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規定范圍內任意設定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。

6、ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置采用DSP平臺技術，可根據用戶需要增減功能和升級，人機交換界面更為人性化。

7、所需電源容量大大減小。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產生高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，因此試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。

8、設備的重量和體積大大減少。串聯諧振裝置中，省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，中試控股使得系統重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10-1/30。

9、有效改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

10、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯諧振狀態，當試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q，而用并聯諧振或者試驗變壓器做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數百倍。串聯諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

11、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。

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。

調感式裝置最重要的部件就是電感量可調的鐵芯電抗器，是采用調整電抗器的鐵芯氣隙來改變電抗器的電感。該裝置的優點是電抗器的電感量可以做得很大，可以作大電容量試品的耐壓試驗,而且電感的大小可線性調節，完全可以根據試品電容量的大小使串聯電路正好達到諧振點，通過先加一低電壓調整電抗器的電感量使串聯電路產生諧振再升高電壓，再調整電抗器的電感量，直到試驗電壓下發生諧振，這樣既安全，又能使電路達到完全諧振，缺點是電抗器制造復雜，裝置重量增加。

變頻式裝置是依靠大功率變頻電源調節電源頻率，使電路達到諧振點裝置所用的電抗器的電感量是固定的，試驗電源的頻率隨電容的不同而變化，變頻串聯諧振試驗裝置是運用串聯諧振原理，利用勵磁變壓器激發串聯諧振回路，調節變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和試品C。

串聯諧振，諧振電壓即為加到試品上電壓，其優點是可正好達到諧振點，電抗器制作簡單，重量輕，電路的品質因數高，缺點是需要大功率電源，對電源的電壓及頻率的穩定性有很高的要求，變頻式的調節范圍要大于調感式，隨著電子裝備的進步，現在一般多采用變頻式的。

1.現場實際中串聯諧振耐壓試驗的問題

我們在現場實際使用變頻串聯諧振裝置中，經常會碰到試驗回路的品質因數低、諧振頻率低、試驗回路電流大等一系列問題，這些應引起試驗人員的注意。并應采取相應的措施來處理這些問題，以保證交流耐壓試驗的順利進行。

2.試驗回路的品質因數

試驗回路的品質因數主要是由電抗器的本身特性決定的，但在實際工作中發現，10kV變頻諧振試驗裝置在實際使用中的值通常比廠家提供的值大，而35kV及以上電壓等級的變頻諧振試驗裝置在現場使用中的值通常比廠家提供的值小，隨著試驗時間的增加Q值呈下降趨勢，從而導致按照廠家提供的值選擇的電源容量不能達到現場試驗的要求，最嚴重的是試驗電壓達不到試驗所要求的電壓值，通過數據分析發現，在參數計算中，被試品的電容量、回路的電感量都是定值，但其中的Q值會隨著現場的干擾、接線布置、天氣情況、電抗器本身特性、擺放位置等各種因素的不同發生改變。

10kV電纜系統試驗多在開關柜或環網箱處進行，高壓引線不長，引線對Q值的影響不大；由于開關柜的間隔緊湊，空間小，使用高質量的粗絕緣線使損耗下降，值會比廠家提供的數值要高；對于35kV及以上電壓等級的變頻諧振試驗裝置在實際使用中的值通常會廠家提供的Q值小的情況，原因分析如下：

1）高壓引線造成的影響

電氣設備進行交流耐壓試驗時，因為被試品本身電容量比較小，高壓引線對試驗的影響不大，但是對戶外配電裝置整體進行交流耐壓試驗時，設備的安裝高度隨電壓等級增加，電壓等級越高，高壓引線越長；隨著高壓引線逐漸變長，電暈損耗也隨之增多，回路中等效電阻也增大，就會產生雜散電容，雜散電容是以并聯的形式接入回路，使回路諧振頻率下降，進而使Q值下降；同時周圍電磁場的干擾也隨之增大，使得Q值下降，因此，在進行高電壓等級電氣設備交流耐壓試驗時，應盡量采用波紋管高壓引線進行試驗。

2）環境天氣的影響

①環境濕度高的狀況下，引線電暈使損耗極大增加。同時周圍電磁場的干擾也增大，使得Q值下降。

②溫度高的狀況下。回路等效電阻極大增加。使得Q值下降。

3）試驗時間的影響

變頻串聯諧振裝置與工頻串聯諧振裝置都是用于電纜、變壓器、發電機、GIS和SF6開關等的交流耐壓試驗。它們的工作原理如下：

原理圖

我們已知，在回路頻率f＝1/2π√LC時，回路產生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統品質因素，即電壓諧振倍數，一般為幾十到一百以上。先通過調節變頻電源的輸出頻率使回路發生串聯諧振，再在回路諧振的條件下調節變頻電源輸出電壓使試品電壓達到試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產生較高的試驗電壓。