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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜耐受電壓試驗儀（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

串聯諧振耐壓裝置主要由變頻控制器，勵磁變壓器，高壓電抗器，高壓分壓器等組成。變頻控制器又分兩大類，20KW及以上為控制臺式，20KW以下為便攜箱式；它由控制器和濾波器組成。變頻控制器主要作用是把幅值和頻率都固定的380V或200V工頻正弦交流電轉變為幅值和頻率可調的正弦波。并為整套設備提供電源。勵磁變壓器的作用是將變頻電源輸出的電壓升到合適的試驗電壓。高壓電抗器L是諧振回路重要部件，當電源頻率等于1/(2π√LCX)時，它與被試品CX發生串聯諧振。

變頻串聯諧振試驗裝置適用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV聚己烯電力電纜交流耐壓試驗。適用于60KV、220KV，500KVGIS交流耐壓試驗。適用于大型變壓器，發電機組工頻耐壓試驗；電力變壓器感應耐壓試驗；接地電阻測量。

產品特征

1、穩定性、可靠性高。系統采用進口功率元件作為功率變換的核心，電壓輸出和頻率輸出穩定，電磁兼容設計合理，保護功能完善，經過多次高壓直接對地短路的測試，系

統仍然保持完好，同時系統也有很強的過載能力;；

2、自動調諧功能強大。系統自動調諧時，從30Hz到300Hz自動掃頻，顯示掃頻曲線，用戶能直觀地看到系統調諧過程；掃頻完成后，系統根據掃頻初步找到的諧振頻點，在

其±5Hz范圍內以0.01Hz為分辨率進行頻率細掃，最后精確鎖定諧振頻率；

3、支持多種試驗模式。系統支持"自動調諧＋手動調壓"，"自動調諧＋自動調壓"，"手動調諧＋手動調壓"等試驗模式，推薦使用"自動調諧＋手動調壓"模式，既能快速找到

諧振點，又能通過手動調壓控制試驗過程，安全性更高；

4、系統人機交互界面友好。試驗參數設置、試驗控制、試驗結果等同屏顯示，直觀清晰，并具有自動計時及操作提示功能。全觸摸屏操作及顯示，具備試驗數據保存和查詢

功能；

5、保護功能完善。具備零位保護(電壓輸出控制旋鈕不在零位時，禁止系統啟動)，過壓保護，過流保護，閃絡保護等功能，保證了系統的可靠性。

產品參數

電壓波型正弦波，波形畸變率＜1.0%輸出頻率30～300Hz工作制滿功率輸出下，連續工作時間60min品質因素30～80輸入工作電源單相380/220V±10%，50Hz環境溫度－10℃～+50℃相對濕度＜95%，無凝露狀況適用范圍電纜變頻諧振裝置發電機交流耐壓裝置變電站電氣設備交流耐壓諧振裝置CVT檢驗用諧振升壓裝置

經驗庫

串聯諧振變壓器故障原因及排除

1、風扇不能啟動：

急停、故障保護、失諧保護后，沒有按“故障復位”；

內部溫度過高，功率元件熱保護；

排除方法：關斷儀器電源，將儀器靜置30分鐘左右，重新開啟電源，按儀器面板上的“復位”鍵，再啟動儀器。

2、自動調諧不能完成，找不到諧振點：

（1）現象：調諧曲線完全是一條直線，調諧完成后儀器提示沒有諧振點

原因：回路接地不好，試驗回路接線錯誤，裝置某一儀器開路

排除方法：檢查接地裝置可靠，接地連接線是否有斷開點；

檢查勵磁變壓器的高低壓線圈的通斷；

檢查每一只電抗器的通斷；

檢查分壓器的信號線的通斷；

檢查分壓器的高低壓電容臂的通斷；

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）現象：調諧曲線是一條曲線，有較低的尖峰；

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：電抗器與試品電容量不匹配，沒有準確找到諧振點；

試品損耗較高，系統Q值太低；

勵磁變壓器高壓輸出電壓較低；

排除方法：將補償電容器并接入試驗回路，加大回路電容量；

盡可能將多只電抗器串聯，提高回路電感量；

提高勵磁變壓器的輸出電壓；

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；

如果上述操作全部處理完后，依然不能解決問題，請和高試廠家聯系，不可自行拆卸儀器！

串聯諧振的種類

 

    （1）串聯諧振

 

    此模型在被試品電流能夠滿足試驗要求而電壓未能滿足試驗要求時采用，試驗中通過試品和電抗器串聯諧振達到所需電壓，以減小試驗設備的容量，從而減少試驗設備的體積。

 

    （2）并聯諧振

 

    此模型在被試品電壓能夠滿足試驗要求而電流未能滿足試驗要求時采用，試驗中通過試品和電抗器并聯諧振達到所需電流，以來減小試驗設備的容量，從而減少試驗設備的體積。

 

    （3）串并聯諧振

 

    此模型在被試品電壓電流都未能夠滿足試驗要求時采用，試驗中通過試品和電抗器串并聯達到所需的電壓和電流，以來減小試驗設備的容量，從而減少試驗設備的體積。

 

    諧振電源在電力系統應用中的優點

 

    （1）所需電源容量大大減小。通過諧振電抗器和試品電容諧振，串聯諧振電源可輸出較高電壓和較大電流，僅需要提供系統消耗的有功功率，因此，對比傳統電源試驗用電源功率僅為試驗容量1/Q。

 

    （2）設備的重量和體積大大減少。串聯諧振電源無需大功率的調壓裝置，以及常用的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振勵磁電源的容量僅為試驗容量1/Q，體積也僅為傳統試驗裝置1/3~1/5，因此諧振電源，具有重量輕，體積小等優點。

 

    （3）改善輸出電壓的波形。作為諧振式濾波電路，諧振電源，可很大程度上減小輸出電壓波形畸變，得到良好的正弦波形，有效防止諧波峰值造成試品誤擊穿。

 

    （4）防止大的短路電流燒傷故障點。與并聯諧振或者試驗變壓器方式相比，串聯諧振方式下，若試品的弱絕緣點被擊穿，電路則立即脫諧，回路電流馬上降低為正常試驗電流的1/Q，僅為并聯諧振或者試驗變壓器方式下擊穿電流的幾十分之一，并且此時擊穿電流是短路電流的數百倍。所以，串聯諧振是有效尋找弱絕緣點的方法之一，且不存在短路電流過大導致故障點損壞的問題。

 

    （5）不會出現任何恢復過電壓。當試品被擊穿時，由于諧振條件不再滿足，高電壓立即消失，電弧也即刻熄滅。此外，由于恢復電壓的再建過程很長，電源容易在再次升高至閃落電壓之前斷開，整個能量積累過程存在間歇震蕩，電壓的恢復過程場，因此，不會出現任何恢復過電壓。