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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kV電線電纜電性能試驗方法與裝置

ZSBP-270kVA/108kV變頻串聯諧振試驗裝置

35kV/300mm2電纜2km的交流耐壓試驗，電容量≤0.389uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。
10kV/400mm2電纜5km的交流耐壓試驗，電容量≤2.1uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。
35kV開關柜、互感器、母線母盤的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓95kV，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。

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。

220KV串聯諧振交流耐壓裝置可以做什么? 
變頻串聯諧振成套耐壓試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗；

主要針對220KV及以內的電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、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、變電站系統的交流耐壓試驗。

裝置主要技術參數及功能：
1. 額定容量：270kVA；
2. 輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz；
3. 額定電壓：27kV；54kV；108kV
4. 額定電流：10A；5A；2.5A
5. 工作頻率：30-300Hz；
6. 裝置輸出波形：正弦波
7. 波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%；
8. 工作時間：額定負載下允許連續60min；過壓1.1倍1分鐘；
9. 溫 升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K；
10. 品質因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)；
11. 保護功能： 對被試品具有過流、過壓及試品閃絡保護(詳見變頻電源部分)；
12. 測量精度：系統有效值1.5級；
串聯諧振工作環境：
1. 環境溫度：－100C –50 0C;
2. 相對濕度：≤90%RH;
3. 海拔高度: ≤1000米；
簡易讀懂：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置可以做什么?
變頻串聯諧振成套耐壓試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗，主要針對電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、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、變電站系統的交流耐壓試驗，對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗。
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

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。

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。

由于中試控股串聯諧振裝置電源首要運用諧振電抗器和被試品電容諧振發生高電壓和大電流的，實驗電源僅僅供給體系有功的消耗，所以它所需電源功率僅具有實驗容量的1/Q。一起，由于串聯諧振實驗不必大功率調壓設備和工頻實驗變壓器，諧振激磁電源僅要實驗容量的1/Q，使得串聯諧振體系分量和體積方案化的減少。不一樣的是，諧振電源是諧振式濾波電路，其能優化輸出電壓波形，以至于躲避諧波峰值對試品的誤擊穿。但在串聯諧振形式下，當試品絕緣缺陷被擊穿時，電路當即脫諧，回路電流靈敏調整為正常實驗電流的1/Q，所以他還能躲避大的短路電流對缺陷點的燒傷。

2.中試控股串聯諧振原理剖析

電路諧振時阻抗值最小，當端口電壓一守時，電路電流將抵達最大值，如圖1(b)所示，且該值的巨細僅與電阻的阻值有關而與電感和電容無關。諧振時電感電壓與電容電壓數值相等、相位相反，為總電壓的Q倍[4]，即。RLC串聯電路的電流是電源頻率的函數，

在電阻、電感及電容所構成的串聯電路中，當容抗與感抗相等時，電路中的電壓與電流相位一樣，電路呈現純電阻性，此即為串聯諧振[3]。當電路發生串聯諧振時，電路的阻抗Z=R，此時回路總阻抗值最小，回路電流最大值。圖1(a)所示為電感和電容元件串聯構成的一端口網絡，其等效阻抗，當發生諧振時，其端口電壓與電流同相位，即，由此可推得諧振角頻率和諧振頻率分別為，。界說諧振時的感抗或容抗 為特性阻抗ρ，則特性阻抗ρ與電阻R的比值即為品質因數Q。串聯諧振設備

為了研討電路參數對諧振特性的影響，一般選用通用諧振曲線，圖2(b)所示為串聯諧振電路的通用諧振曲線。通用諧振曲線的形狀只與Q值有關，且曲線形狀越尖利，電路的選頻功用越好。幅值大于峰值的0.707倍所對應的頻率方案為通帶寬，理論推導可得，由該式可知通帶寬與品質因數成反比。

即，在電路的電感L、電容C和電源電壓US不變的狀況下，不一樣的R值得到不一樣的Q值，圖2(a)所示為不一樣Q值時的電流幅頻特性曲線。

3.變頻串聯諧振的工程運用剖析

變頻串聯諧振實驗進程中，勵磁變的容量應大于有功功率P，并在勵磁變最低輸出電壓滿足實驗需要的前提下盡量降低勵磁變的變比，然后相應減小勵磁變原邊的輸入電流。實驗電源容量S=P+P1，其間P1為變頻電源本身的損耗，由電源端輸入電壓為380V可得電源電流I1=。實驗中電抗器的額定電壓和電流也應大于實驗電壓和高壓電流，當電抗器選用串并聯以滿足實驗需要時，有必要計算每個電抗器上所承受的電壓和電流不超限值。

在現場實驗中，一般選用16mm2以上的裸銅線接地，裸銅線其寄生電感在μH數量級，約0.1-1μH/m，直

流電阻約0.1mΩ，假定接地線有曲折環繞景象，電感量可增加到10-1000μH/m。試品絕緣一般在交流電壓的正峰值或負峰值被擊穿，試品被擊穿剎那間試品上的電壓最高，擊穿后試品上的電壓跌落到零的時間一般在0.1-10μs之間，詳細狀況與擊穿點的實習狀況有關。從放電能量上看，即使放電時，試品的最小電容量只需0.002μF，實習實驗時試品電容量遠大于該值。如以放電時頻率為100kHz、地線寄生電感為1μH、放電電流為1000A計算，地線的寄生感抗XL==0.628Ω，地線或許發生的過電壓Ud=If XL=1000×0.628=628V。假定地線聯接不標準，寄生電感就會增大很多，發生的過電壓或許更大，可危及變頻電源及人身安全。所以高壓實驗體系有必要一點可靠接地，分壓器的接地址與大地的聯接線應盡量短，接地線應粗、直、短，然后保證實驗安全。

變頻串聯諧振其諧振頻率，其間L為電抗器的電感值，如有幾個電抗器串并聯運用應思考互感的影響;C為被試品及分壓電容器的和，現場能夠用電橋或介損儀進行實習丈量獲得。高壓電流I=2πfCU，由被試品的電氣參數和出廠耐壓實驗值，可判定現場的耐壓實驗電壓U;有功功率P=1.2(P0+PK)，其間P0為勵磁變空載損耗，PK為電抗器額定有功損耗。

為進行GIS導體對外殼交流耐壓實驗，實驗前先用介損儀在該變#1主變220kV側測得各相對地電容，并根據被試設備電容量計算所需電感以及實驗電流及容量，各相對地電容量如表1所示。根據理論計算進行準備實驗作業，現場實驗實習諧振頻率為73.8Hz，實驗進程中未發生設備部件的閃絡、放電，且實驗前后試品絕緣無明顯變化，設備順暢經過交流耐壓實驗

4.中試控股變頻串聯諧振在工程中的運用典范剖析

以某變電站220kV GIS導體對外殼耐壓實驗為例，產品出廠實驗電壓導體對地為460kV，現場奉告實驗電壓值為出廠實驗的80%，即368kV。實驗設備選用變頻式串聯諧振耐壓實驗設備，實驗按電氣設備奉告實驗標準和規程進行[1，5]。實驗時GIS設備所有氣室均充額定壓力SF6氣體且微水丈量合格，架空線、電力變壓器、避雷器和保護空位與GIS隔脫離。導體對外殼耐壓加壓實驗時，220kV GIS實驗電壓由#1主變220kV側套管處施加，每次一相，別的兩相與接地的外殼短接。

5.結論

因而咱們將中試控股變頻串聯諧振和交流工頻耐壓實驗設備進行比照，然后得知其具有電源容量小、實驗儀器易轉移、輸出電壓波形好等優勢，還能夠有力度的躲避諧波峰值對試品的誤擊穿、一起也能躲避大的短路電流燒傷缺陷點。變頻串聯諧振原理、工程運用聯系和現場實驗充分證明，變頻串聯諧振在電力工程實驗中具有出色的技術專長和龐大的市場需要。