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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜耐受電壓測試裝置（電科院）

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
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。

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。

串聯諧振在電力系統應用中的優點：
1、所需電源容量大大降低。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品的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，試驗所需要的電源功率只有試驗容量的1/Q。
2、設備的重量和體積大大的減少。串聯諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調壓裝置和大功率試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需要試驗容量的1/Q，使得系統重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/5-1/30.
3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電容，能改善輸出電壓的波形畸變，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。
4、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。而并聯諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流，擊穿電流相差數百倍。所以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。

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

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。

變頻串聯諧振裝置常見故障及解決方法

1．主機找不到諧振點。

原因：系統諧振點在主機的輸出頻率范圍之外；系統接線錯誤；

系統未可靠接地；高壓采樣反饋信號開路或連接不可靠；試品有故障。

排除方法：

1）檢查接地裝置可靠，接地連接線是否有斷開點；

2）檢查勵磁變壓器的高低壓線圈的通斷；

3）檢查每一只電抗器的通斷；

4）檢查分壓器的信號線的通斷；

5）檢查分壓器的高低壓電容臂的通斷；

6）裝置自身升壓時沒有諧振點，還需要檢查補償電容器的通斷；

2．主機復位。

原因：主機供電電源波動；外界強磁場干擾；主機未可靠接地；

3．Q值偏低，即電壓升不上去，或升不高。

現象：

1）調諧曲線是一條曲線，有較低的尖峰；

2）試驗時一次電壓較高，高壓卻較低，甚至在沒有升到試驗電壓時，一次電壓已經到達額定電壓，回路自動降壓；

原因：

1）電抗器與試品電容量不匹配，沒有準確找到諧振點；

2）試品損耗較高，系統Q值太低；

3）勵磁變壓器高壓輸出電壓較低；

4）高壓連接線過長或沒有采用高壓放暈線

排除方法：

1）將補償電容器并接入試驗回路，加大回路電容量；

2）盡可能將多只電抗器串聯，提高回路電感量；

3）提高勵磁變壓器的輸出電壓；

4）干燥處理被試品，提高被試品的絕緣強度，減少回路的有功損耗；

5）一般在設備較高電壓輸出時，采用高壓放暈線，或將普通高壓輸出線改為較短的連線，一般不超過5米。

4．電源跳閘。

原因：諧振系統回路短路

注意事項

1、諧振電源產品大多都是高壓試驗設備，要求由高壓試驗專業人員使用，使用前應仔細閱讀使用說明書，并經反復操作訓練。

2、操作人員應不少于2人。使用時應嚴格遵守本單位有關高壓試驗的安全作業規程。

3、為了保證試驗的安全正確，除必須熟悉本產品說明書外，還必須嚴格按國家有關標準和規程進行試驗操作。

4、各聯接線不能接錯，特別是接地線不能接錯。否則可導致試驗裝置損壞。

5、本裝置使用時，輸出的是高電壓或超高電壓，必須可靠接地，注意操作安全距離。

   串聯諧振耐壓試驗裝置設備由變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器和電容分壓器組成。 被試品的電容與電抗器構成串聯諧振連接方式；分壓器并聯在被 試品上，用于測量被試品上的諧振電壓，并作過壓保護信號；調頻功率輸出經激勵變壓器耦合給串聯諧振回路，提供串聯諧振的激勵功率。