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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kV分配電能電纜交流耐壓試驗裝置

10kV/300mm2的電纜，長度1km，電容量≤0.378uF試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓22kV。
35kV/300mm2的電纜，長度0.5km，電容量≤0.01uF試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓52kV。

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：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。

檢驗
1、變頻電源
1）絕緣電阻測試
2）耐壓試驗：2000V，1分鐘
3）負載試驗：在滿負荷下，各器件的溫升不大于45K 。
2、勵磁變壓器
1）直流電阻測量
  2）變比測量
  3）空載電流及空載損耗
  4）短路阻抗和負載損耗
  5）絕緣電阻測試
  6）溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K 
 3、電抗器試驗
1）直流電阻測量
2）電感量測量
3）交流耐壓試驗
溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
      4、中試控股成套裝置試驗
（1） 耐壓試驗：1.1額定電壓下，耐壓1min；
（2） 短路試驗：電壓為0.5U，0.8U，1.0U的條件下，將高壓輸出突發短路3次，保護裝置可靠動作，各單元完好。
（3）噪音小于60dB；
被試品是否被穿可按下述各種情況進行判斷： 
       1、根據試驗時接入的表計進行分析，一般情況下，若電流表突然上升，則表明被試品擊穿（過流繼電器動作，自動跳閘）。但當被試品的容抗XC  與試驗變壓器的漏抗 XL之比不大于2時，雖然被試品擊穿，電流表指示也不會發生明顯的變化，有時還可能出現電流表指示反而下降的情況。 
       若出現這種情況，應根據在高壓側的測量電壓裝置高壓側的電壓，被試品若擊穿，其電壓表只是要突然下降，而在低壓側測量的電壓表也要下降，但有時很不明顯。 
       2、根據試驗控制回路的狀況進行分析。若過流繼電器整定值適當，則被試品擊穿時過流繼電器動作，電磁開關即跳閘。若整定值過小，可以在升壓過程中因被試品的電容電流過大而使過流繼電器動作而跳閘。 
       3、根據被試品狀況進行分析。試驗過程中，如被試品發出響聲、斷續放電響聲、冒煙、產生氣體、有焦臭味、及燃燒等都是不能容許的，應查明原因。如查明這種情況來自被試品絕緣部分，則可以認為被試品存在問題或已確實被。 

統配置及具體參數
1、變頻控制電源6KW                1臺
a) 變頻控制電源采用高壓耐壓試驗專用變頻電源,采用一體化設計,控制電源本體具備調頻、調壓、控制、保護等功能。
b) 額定輸出容量:  6KW
c) 工作電源:      交流220V、50Hz 。
d) 輸出電壓:      0～250V可調。
e) 輸出電壓不穩定度≤0.05%
f) 最大輸出電流:  24A
g) 輸出波形:正弦波,      波形畸變率:≤0.5%
h) 頻率調節范圍:  30～300Hz
頻率調節分辨率: 0.001 Hz
i) 連續運行時間: 大于1小時
j) 噪聲水平:≤ 60dB
k) 變頻電源采用高性能專用微機控制電壓、頻率調節
l) 變頻電源配備專用引線和插頭與其他設備進行連接。
m) 保   護 ：具有過壓、過流、過熱、放電保護功能。
n) 具備手動試驗/自動調諧/自動試驗三種模式,并可任意切換。 
具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率、勵磁電流、勵磁電壓、試驗時間等。
具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能及各種數據打印功能。
  O) 重   量： 16Kg   
2、 中試控股勵磁變壓器6KVA            1臺
a) 額定容量:    6KVA
b) 輸入電壓:    250V
c) 輸出電壓：   1.75KV；3.5KV；
d) 工作頻率范圍： 30～300Hz
e) 連續運行時間: 大于1小時
f) 電壓比測量誤差: 小于1%
g) 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。
  h) 重   量：    40Kg ;
3、高壓電抗器 DK-27/27      2臺
a) 額定容量：   27KVA
b) 額定電壓：   27KV
c) 額定電流：1A
e) 品質因素：  Q≥30 
f) 結    構： 干式；
    g)  重    量： 35Kg/臺
h) 連續運行時間：≥ 1小時
4、 電容分壓器   60/0.003              1臺
a) 額定電壓：    60KV
b) 工作頻率：    30～300Hz
c) 分 壓 比：    1000：1  
d) 分壓比誤差：  ≤1%,
e) 測量精度：    交流有效值1.0級
f) 介質損耗：    tgδ≤0.5% ;
g) 重    量：    10Kg
h)高﹑低壓臂的電容采用一致的介質結構,溫度系數小,角位移小,在30-300HZ內分壓比不變。

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。

一般應考慮以下幾個因素： 
1、在被試品上可能產生過電壓的數值、持續時間及其次數。如被試品遭受較高過電壓的可能性極小，則可不必采用過高的試驗電壓；如被試品（如直接與架空線連接的發電機）可能遭受到較高的過電壓時，則應適當提高試驗電壓的數值。 
2、電氣設備設計時采用的絕緣水平。
3、設備絕緣的狀況。設備在運行中由于各種條件的影響，使絕緣逐步劣化，絕緣性能下降，故在確定試驗電壓時，應考慮到絕緣損傷的程度和運行年限。例如，運行中設備的試驗電壓應為出廠時的75%~90%。

       串聯諧振技術應用在感應加熱、逆變焊機等高頻逆變器中，能實現主開關管的ZCS或ZVS，有效提高功率因素，實現大功率輸出。本文介紹一種高頻高壓串聯諧振技術，它將三相市電經整流與逆變后輸出中壓方波，升壓變壓器將逆變器的輸出提升到一定電壓再利用變壓器的漏感與負載串聯諧振，達到所要求的負載電壓。此技術應用前景廣闊，在臭氧發生器、材料表面處理及污水凈化中都有應用。

2系統結構及工作原理

       圖1給出了高壓串聯諧振電源系統框圖。本電源是為材料表面處理設備研制的。它包括：三相AC／DC變換器、電壓型半橋串聯諧振逆變器、超音頻升壓變壓器和負載。中試控股超音頻變壓器用于負載阻抗匹配，逆變器選用IGBT模塊，工作頻率約為20kHz。系統工作時，呈現小感性，為零電流導通。對于感性負載，在一個工作周期中，功率器件導通的順序是二極管在先，IGBT在后，這就保證了IGBT在零電流條件下導通（ZCSON），導通后電流上升速度受到諧振電路的限制，因此，IGBT的開通損耗很小。另外如圖2所示，IGBT的吸收電容Cr1和Cr2的接入，限制了IGBT關斷時的電壓上升率，減小了關斷損耗。

利用負載諧振的RLC串聯諧振電路其諧振頻率為fo=（1）

       逆變器主電路與阻抗特性如圖2所示。逆變器輸出的是高頻方波，變壓器的漏感與容性負載諧振，電流波形接近理想正弦波。

用于調節輸出功率的方法有可控整流調壓調功、斬波調功、移相調功或PWM調功。本文設計的電源采用三相相控整流技術，通過相控整流實現輸出功率的調節。雖然此種方法在深控下有輸出功率因數低的缺點，但其控制方法成熟，可靠性高，對于絕大部分工作在滿功率輸出（α=0）情況下，不失為一種較好的選擇。逆變器為半橋式電路，這是由于全橋逆變電路中輸出電壓中含有直流分量，在設計高頻高壓升壓器時要考慮到直流磁通可能導致磁通飽和的問題，同時會增加磁芯損耗，增大變壓器設計難度。雖然可以在輸出中串聯隔直電容避免這個問題，但增加了成本和復雜性。

       逆變控制框圖如圖3所示。中試控股負載等效為一個非線性有損電容，在大功率輸出情況下負載工作在諧振點附近，由實驗結果來看，負載在放電火花增強過程中諧振頻率下降，中試控股從未開始放電的30kHz左右下降到15kHz。如果不采用頻率跟蹤，無法滿足大功率輸出。逆變控制電路中使用了CD4046鎖相環，電流相位由互感器測得，經單穩電路（抗干擾）后與直接取自控制電路輸出的電壓信號作邊沿鑒相。4046內部有兩個鑒相器，第一鑒相器是異或門鑒相器，它只能對兩個占空比為0.5的方波進行鑒相，而且鑒相特性不是單調的曲線，工作時必須把某一個信號先移相90°后才能正常工作。因此采用了邊沿鑒相，它可以不考慮脈沖的寬度，只關心脈沖上升沿，如圖4所示，最終使信號1、2的脈沖前沿時間差為零。

       鎖相環一個明顯的缺點是啟動的時候失鎖率比較高，因此，逆變控制采用他－自激轉換工作方式。正常運行時為自激工作，電流相位信號取自電流互感器，經過零比較和單穩電路，送至4046。電壓相位信號直接取自二分頻器的輸出，如圖3所示。經鎖相環和分頻器后，形成兩組與正負半波對應的方波。該方波經死區形成和驅動器產生IGBT的驅動信號。死區環節的作用在于防止逆變器上、下橋臂同時導通。中試控股啟動時，取他激頻率調節電位器上的電壓直接作為4046內部壓控振蕩的控制信號，進行他激啟動。當輸出電流達到一定值后，比較器輸出信號跳變，使電子開關動作，切斷振蕩器信號；同時將電流信號和電壓信號送4046內部鑒相器，使系統進入自激運行狀態。電壓信號在進入鎖相環之前，經過時滯補償，目的在于補償脈沖傳輸過程中的時間滯后。