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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜主絕緣交流耐壓試驗裝置（電力院）

ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

全自動模式、半自動模式、手動模式

實時顯示試驗狀態，用戶可根據試驗狀態進行相應操作。

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：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置采用了調節電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。
采用了專用的SPWM數字式波形發生芯片，頻率分辨率16位，在20~300Hz時頻率細度可達0.1Hz；采用了正交非同步固定式載波調制方式，確保在整個頻率區間內輸出波形良好；功率部分采用了先進的IPM模塊，在小重量下確保儀器穩定和安全。

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

參數

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置采用了調節電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。
采用了專用的SPWM數字式波形發生芯片，頻率分辨率16位，在20~300Hz時頻率細度可達0.1Hz；采用了正交非同步固定式載波調制方式，確保在整個頻率區間內輸出波形良好；功率部分采用了先進的IPM模塊，在小重量下確保儀器穩定和安全。
1、輸入:電壓220V或者380V ±10%
2、頻率：45/65Hz
3、輸出電壓：0-250V
4、輸出波形：正弦波
5、頻率調節范圍：30-300Hz
6、頻率分辨率：0.01Hz
7、頻率穩定度：0.1%
8、頻率步進值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
9、電壓分辨率：0.1kV
10、電壓測量精度：1.5%
11、電壓步進值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
12、運行連續工作時間：60分鐘

全套系統的配置用法說明：
變頻電源單獨可靠接地。
激勵變壓器一般有好幾個高壓端輸出：
用于10kV電纜的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓低一些的電壓端，比如2kV；
用于35kV電纜的耐壓裝置，35kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如3-4kV；
用于110kV電纜的耐壓裝置，110kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如5-6kV；（110kV變壓器）
用于110kV互感器，組合電器，開關等的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如10--15kV；
電抗器和分壓器：本裝置含有自檢功能即不帶任何被試品情況下可以自諧升壓；電抗器必須保證2節以上疊在一起串聯起來和分壓器組成諧振回路產生高壓。被試品的連線一般接在比較重的電抗器頂端，這樣不至于被張力拉倒。電抗器使用時，電抗器底部不要放在金屬板上面，因為電抗器是個開口磁路，試驗時和鐵板會產生渦流長時間會燒壞電抗器。
產品概述
1、目前在國際和國內已有越來越多的XLPE交聯聚乙烯絕緣的電力電纜替代原來的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯電纜投運前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。近年來國際、國內的很多研究機構的研究成果表明直流試驗對XLPE 交聯聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究機構觀點認為XLPE 結構具有承儲積累單極性殘余電荷的能力，當在直流試驗后，如不能有效的釋放直流殘余電荷，投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發生擊穿。國內一些研究機構認為，交聯聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中，由于空間電荷效應，絕緣中的實際電場強度可比電纜絕緣的工作電場強度高達11倍。交聯聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發生擊穿，也會引起絕緣的嚴重損傷。其次，由于施加的直流電壓場強分布與運行的交流電壓場強分布不同。直流試驗也不能真實模擬運行狀態下電纜承受的過電壓，并有效的發現電纜及電纜接頭本身和施工工藝的缺陷。因此，使用非直流的方法對交聯電纜進行耐壓試驗就越來越受到人們的重視。同時，各種大型變壓器的交流耐壓試驗，火力及水力發電機的交流耐壓試驗也定期進行。這些設備的試驗要求的試驗設備容量大，，通常情況下采用諧振的方法進行試驗，但必須是在工頻條件下或等效工頻條件下進行。等效工頻條件一般采用45—65HZ的頻率范圍，但是很多試驗單位要求30-300HZ試驗電源對這類設備進行交流耐壓試驗。另外還有一種低頻設備，0.1HZ的超低頻設備耐壓儀，他有一個弊端就是電壓很難做到很高，在行業里推廣使用一直沒有得到用戶的大面積認可。串聯諧振裝置的應用很快就得到市場的認可，他是真實模擬運行狀態施加電壓，能夠很快的發現被試設備本身狀態情況。
我公司系列串聯諧振裝置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交聯橡塑電力電纜，66kV、110kV、220kV的組合電器（GIS）的變頻交流耐壓試驗，水力和火力發電機或電力變壓器等的工頻交流耐壓試驗。其基本原理是采用可調節（30-300HZ）串聯諧振試驗設備與被試品電容諧振產生交流試驗電壓。由于電纜的電容量較大，采用傳統的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、大電流的工作電源現場不易取得，因此一般都采用串聯諧振交流耐壓試驗設備。其輸入電源的容量顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期都采用調感式串聯諧振設備（50HZ），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現在大多采用變頻諧振，可以得到更高的品質因數（Q值），并具有自動調諧、多重保護、以及降低噪音、靈活的組合方式、單件重量輕等優點。

結構： 采用干式結構,絕緣耐熱等級H級,滿足干式變壓器國家規范要求；高﹑低壓繞組間和鐵芯設靜電屏蔽,既作為勵磁變,又是隔離變；內置過電壓保護,防止擊穿反擊。

為了防止電擊，接地導體必須與地面相連。在與本產品輸入或輸出終端連接前，應確保本產品已正確接地。
注意所有終端的額定值：為了防止火災或電擊危險，請注意本產品的所有額定值和標記。在對本產品進行連接之前，請閱讀本產品使用說明書，以便進一步了解有關額定值的信息。
在有可疑的故障時，請勿操作：如懷疑本產品有損壞，請本公司維修人員進行檢查，切勿繼續操作。
請勿在潮濕環境下操作
請勿在易爆環境中操作
保持產品表面清潔和干燥

由于并聯電抗器在試驗回路中以感性負載呈現，因此需要在試驗回路中增加大量的容性負載來補償無功，根據感應電壓試驗要求，試驗的電壓要達到1.8Ur／√3，由于并聯電抗器在設計中間隙鐵芯的伏安特性在鐵磁材料飽和與非飽和狀態下存在拐點，根據法拉第電磁感應原理，感應電動勢為：

E=4.44fNφ 

式中．E——感應電動勢

f——頻率

N一繞組匝數

φ一磁通量

從上式可以看出，當感應電動勢增加時，欲保持磁通密度不變，在匝數一定的情況下，就必須相應提高試驗頻率，因此并聯電抗器感應電壓試驗時，試驗電源的頻率一般為150Hz~200Hz為宜。

 并聯電抗器的感應電壓試驗在高電壓下需要很大的無功功率，必須要有額定容量足夠的電源，根據GB1094.3-2018《電力變壓器第3部分：絕緣水平、絕緣試驗和外絕緣空氣間隙》中關于帶有局部放電測量的感應電壓試驗(IVPD)的規定，試驗電壓施加于電抗器繞組兩端，在不大于0.4×UI／√3的電壓下接通電源，升高電壓至0.4×UI／√3，進行背景局放量的測量，再升至1.2×UI／√3，保持至少1分鐘以進行穩定的局放測量，然后升至測量電壓1.58Ur／√3，保持至少5min以進行穩定的局放測量，再升至增強電壓1.8 Ur／√3，保持時間按下述：

(1)當試驗頻率等于或小于2倍額定頻率：Imin。

(2)當試驗頻率超過兩倍額定電壓頻率時：120×額定頻率/試驗頻率（s），不少于15s。

增強電壓保持之后立刻不間斷地將電壓降至測量電壓保持1h并進行局放量測量，完畢后，降低電壓至1.2× UI／√3，保持1min并進行穩定的局放測量，然后降至0.4×UI／√3，再次進行背景局放量的測量，最后，將電壓降至0.4×UI／√3的電壓下，切斷電源。

試驗持續時間如圖1所示。

圖1并聯電抗器ACLD試驗加壓順序

在施加試驗電壓的1h期間，每隔5min監測并記錄放電量，高壓側放電量的連續水平不大于100pC，且過程中局放水平的增量不大于50pC。

2試驗方案的確定與參數計算

根據前述的串聯諧振原理和并聯電抗器感應電壓試驗要求，以一臺500kV并聯電抗器為例，其參數見表1。

設計一種新的并聯電抗器感應電壓試驗回路，該方法采用一臺特高壓中間變壓器，參數見表2，其低壓端連接電容器組作為容抗補償，試品作為感抗，供電電源使用變頻電源，其通過勵磁變一端連接中間變壓器高壓端中性點，另一端連接試品中性點，整個回路呈一個串聯諧振回路，如圖2所示。

圖2：試驗接線原理圖

試驗前，為保證諧振條件，必須確定并聯電抗器的感抗和補償電容器組的容抗，然后根據確定的試品感抗和補償容抗來調節變頻電源的頻率，以達到諧振狀態：由于局放頻率較高，一般試品及中間變的入口電容都需考慮，進行補償計算時，試品及中間變的感性無功功率、容性無功功率及有功功率都應當考慮在內，進而對合成后的參數進行精確計算。

通過能量積分法計算得中間變入口電容3 501pF(高壓側)，試品入口電容1 250pF，試品套管電容量544pF，中間變套管電容量，試品電感5.4505H，進而計算中間變及試品的有功損耗為300kW。

3試驗方案計算

局放試驗擬選定頻率為200Hz，中間變變比K=6.5，勵磁變變比K=11.11；中間變與試品在1.8倍額定電壓下的有功損耗為300kW，具體計算過程見表3。

4中試控股詳細講解試驗過程與結果

按照圖2接線方式試驗，利用多通道感應電壓檢測儀檢測高壓首端感應電壓型號，加壓順序按圖1要求，每隔5min記錄一次試驗結果，試驗過程中變頻電源輸出電壓、電流穩定，補償電容組工作正常，試驗結果如表4所示，滿足技術協議感應電壓量小于100pC的要求，表明該并聯電抗器試驗刻個，同時也驗證了新的并聯電抗器感應電壓試驗方法的可靠性。