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中試控股技術研究院魯工為您講解：10公里以上電力電纜交流耐壓試驗裝置

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

ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
一、介紹
執行標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018《電力設備專用測試儀高壓諧振試驗裝置》
作用：對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗
可以完成交流被測試品：電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、隔離開關、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統等各種被試品的預防交流試驗和交接交流耐壓試驗
電源：采用220V及380V兩種
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
二、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
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。

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

1試驗方法的選擇

交流耐壓試驗通常有三種方法 ：（1）利用工頻高壓 試驗變壓器進行試驗；（2）采用電抗器并聯補償進行試 驗；（3）采用串聯諧振裝置進行試驗 。對于大型 GIS設備，由于前兩種試驗方法需要使用試驗變壓器進行，其容量相當大（50－500 kVA），加之需同等容量的調壓設備，整套設備將相當笨重，不便搬運，不利于現場試驗。所以大容量 、高電壓的GIS耐壓試驗通常采用變頻電壓諧振的方法，通過調節變頻電源輸出頻率使回路中發生電壓諧振，再調節變頻電源輸出電壓使試驗電壓達到試驗值。試驗頻率可在一定范圍內調節，品質因數高，無“試驗死區”，而且試驗設備保護功能完善，可以有效地保護試品。

2串聯變頻諧振試驗

2.1原理     

串聯諧振裝置的工作原理圖

串聯諧振裝置的工作原理圖如圖 1、圖2。

串聯諧振工作原理計算公式

則 UC=qU ，即被試品上獲得的電壓為勵磁電壓的q倍。也就是說，利用額定電壓較低的試驗變壓器，可以得到較高的輸出電壓。

由于輸入功率P=UIcosφ ，諧振時，負荷為純電阻性的，即cos φ＝l，故P=UI，而加在被試品上的容量PS是施加的電壓 UC 和電流I的乘積，即P5=UJ=qUI=qP。由此可見，被試品上得到的容量為試驗電驚容量的q倍。也就是說，用小容量的試驗變壓器可以對大容量的試品進行交流耐壓試驗。變頻串聯諧振裝置使用大功率變頻電源柜調節電源頻率，使回路達到諧振，所用電抗器的電感量是不變的。試驗電源頻率隨被試品電容量不同而改變，但應在 50－300 Hz 之間。

2.2  優點

變頻串聯諧振是諧振式電流濾波電路，能改善電源波形畸變，獲得較好的正弦電壓波形，有效防止諧波 峰值對被試品的誤擊穿。變頻串聯諧振工作在諧振狀態，當被試品的絕緣點被擊穿時，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的數1/10。發生閃絡擊穿時，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。其恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓斷開電驚，所以適用于高電壓、大容量的電力設備的絕緣耐壓試驗。如：GIS 變電所、高壓交聯電力電纜、發電機、大型變壓器、隔離開關、互感器等。

2.3  試驗要求

（1）GIS 試品應完全安裝好，充氣到額定密度，并進行密封性試驗和氣體濕度測量合格。

（2）已完成主回路電阻測量、各元件試驗以及SF6 氣體微水含量和檢漏試驗。

（3）所有電流互感器二次繞組接地 ，電壓互感器二次繞組開路并接地 。

（4）GIS 主回路的每一部分及 GIS 的每一新安裝部位都應進行耐壓試驗 。

2.4   試驗電壓的加壓方法

若試驗設備容量較小，試驗時分相進行，其它非試相與外殼連接接地。從每相進出線套管進行加壓，如果 試驗設備容量允許，也可三相同時加壓。試驗中應使GIS 每個部件都至少施加一次試驗電壓。同時，要盡量減少固體絕緣的重復試驗次數 ，以避免在同一部位多次承受電壓而導致絕緣老化，所以在制定試驗方案時，試驗電壓盡可能從不同部位施加。

2.5  交流耐壓試驗程序

（1）老練試驗

GIS現場交流耐壓試驗的第一階段是“老練凈化”，其目的是清除GIS內部可能存在的導電微粒或非導電微粒。“老練凈化”可使導電微粒移動到低電場區或微粒陷阱中和燒蝕電極表面的毛刺中，使其起不到危害絕緣作用。“老練凈化”電壓值低于額定電壓值，時間可取數分鐘。

（2）耐壓試驗

在“老練凈化”過程結束后進行，一般為出廠試驗耐壓值的80%，時間為1min 。

3  在瀑布溝電站的應用

該電站5OOkVGIS室由6條進線和6條出線組成，含有18組線路開關及刀閘和兩組母聯開關、刀閘以及兩回主母線。GIS 室與主變用500kV電纜連接，單回500kV電纜長度為686m。為考察 GIS和電纜一次元件是否存在絕緣缺陷，絕緣水平是否符合有關標準的規 定和廠家技術條件的要求，我們采用串聯諧振裝置進行試驗 。

3.1 試驗設備

30-300 Hz調頻l000kV/48 A，測量范圍0－ l000kV，不確定度（或準確度）1kV(0.5級）。高壓兆歐表測量范圍0－ 500TΩ；不確定度（或準確度）0.5級。

3.2   試驗參數計算

（1） GIS 耐壓試驗

GIS 電容量Cl為 47000 PF，測量用電容分壓器選取4只3000 PF, 4只標準串聯組成分壓器,則分壓器電容量C2=3000 PF&pide;4=750 PF,分壓器耐壓值為 1000kV,總電容量C為GIS對地電容量與分壓器電容量的總和，即

C = Cl + C2 = 47000PF + 750PF=47750 PF

選用200H/12A ,額定電壓值為1000kV的串聯電抗器。