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中試控股技術研究院魯工為您講解：風電110kV電纜耐壓試驗裝置

ZSBP-54KVA/54KV變頻串聯諧振成套試驗裝置

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。

ZSBP-54KVA/54KV變頻串聯諧振成套試驗裝置系統配置及具體參數
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

ZSBP-54KVA/54KV變頻串聯諧振成套試驗裝置串聯諧振試驗中控制逆變器的方法有調幅控制和脈沖調頻控制兩種。脈沖頻率調制方法實現起來比較簡單，可以在下面兩種情況下使用。 
1 )如果負載對工作頻率范圍沒有嚴格限制,這時頻率必須跟蹤,但相位差可以存在而不處于諧振工作狀態。 
2 )如果負載的Q值較高,或者功率調節范圍不是很大,則較小的頻率偏差就可以達到調功的要求。 
脈沖頻率調制方法的主要缺點是工作頻率在功率調節過程中不斷變化,導致集膚深度也隨之而改變,在某些應用場合如表面淬火等，集膚深度的變化對熱處理效果會產生較大的影響,這在要求嚴格的應用場合中是不允許的。 
變頻串聯諧振試驗裝置是用于鑒定電氣設備絕緣強度，它對于判斷電氣設備能否投入運行具有決定性的意義，也是用來保證設備絕緣水平,避免發生絕緣事故的重要手段。因為變頻串聯諧振試驗裝置能充分反映電氣設備在交流電壓下運行的實際情況，能真實有效的發現絕緣缺陷。 
變頻串聯諧振采用的是諧振原理，在系統回路中產生一定頻率的電壓與回路中的電容，電抗產生諧振，其電容（試品）兩端產生諧振電壓后，再進行升壓，使電容兩端的電壓達到試驗電壓。 
通過以上原理和現場的實際試驗情況，一般變頻串聯諧振試驗裝置試驗中的過電壓發生于兩種情況下，一種是在儀器尋找諧振點，產生諧振電壓的過程中；一種是在升壓到達試驗電壓的情況下。 

1、電源電壓：   220V±10%、50Hz；

2、額定容量：  54KVA；

3、輸出電壓：    54KV，

4、輸出電流：   1A，2A，

5、輸出電壓波形:  正弦波；

6、輸出電壓波形畸變率: ≤0.5% ；

7、允許連續工作時間：額定輸出電流下持續運行時間為60分鐘；

8、輸出頻率范圍:     30～300Hz ；

9、品質因數:         ≥30

10、系統噪聲:       ≤60db

11、系統測量精度:    1.0級

12、頻率分辨率:      0.01Hz

13、頻率不穩定度:    ≤0.05% 

14、環境溫度：       -25℃～ +55℃ 

相對濕度:       ≤90%

海拔高度:       ≤2000m

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%。

變壓器繞組變形的常見原因有：從設計原因的分析，設計過程中對變壓器抗短路能力的考慮不充分，材料強度的選擇不充分。根據制造過程的分析， 中試控股電力講解在生產過程中，繞組沒有緊密纏繞，干燥不足和加壓不足。均勻，支撐不緊密，同心度偏差大。從運行原因的分析來看，出口處的短路頻繁發生并且相互干擾，從而導致運行水平較低。另外，在操作過程中會發生碰撞和傾斜。專業測試人員自身素質的缺乏也是造成變壓器繞組變形的原因。

        設計時，應充分考慮變壓器的抗短路能力。變壓器出廠時必須通過抗短路能力測試；變壓器繞組應緊緊纏繞，墊圈應完全干燥；操作人員應注意檢查，以減少短路的發生；運輸和安裝過程嚴格按照有關操作程序進行；測試人員應該能夠熟練操作測試設備。   變壓器有載開關測試儀是一種用于測量和分析電力系統中有載分接開關以及電力系統中特殊變壓器的電氣性能指標的綜合測量儀器。

        中試控股電力變壓器有載開關測試儀由計算機控制。通過專門設計的測量電路，它可以測量有載分接開關的過渡時間、過渡波形、過渡電阻、三相同步和其他參數。這些條件可以通過分接開關導線直接測量，也可以通過變壓器的三相套管和中性點直接測量。

        變壓器有載開關測試儀具有分析，存儲和打印測量數據的功能。解決了電流互感器有載分接開關的測量方法落后，無特殊測試方法的問題。在大修期間及時診斷出有載分接開關的潛在故障，這對于提高電力系統運行的可靠性具有重要意義。中試控股電力交流耐壓測試是通過串聯諧振裝置實現交流電壓的綜合設備。變壓器的交流耐壓測試是確定變壓器和電氣設備絕緣強度的最直接方法。中試控股電力串聯諧振測試裝置對于判斷電氣設備是否可以投入運行具有決定性的作用。意義重大，同時串聯諧振測試儀也是確保變壓器設備絕緣水平，避免絕緣事故的重要手段。

       中試控股電力交流耐壓測試是破壞性測試。在進行交流耐壓測試之前，必須先測試變壓器的絕緣電阻，吸收率，泄漏電流，介電損耗角和測試產品的絕緣油強度。只有上述測試結果是正常的。進行交流耐壓測試時，如果發現設備絕緣不良，例如潮濕或局部缺陷，通常需要首先進行處理，并且在處理合格后再進行耐壓測試，以避免絕緣進一步擴展電氣設備的缺陷，甚至不可逆的絕緣擊穿。

        中試控股電力諧振測試設備是驗證變壓器，交聯電纜和GIS完全氣體絕緣的組合電氣的內部絕緣條件的最有效方法。該型號可以滿足10kV-500kV系統交流耐壓試驗的技術要求。

        交流耐壓測試通常會發現一些變壓器缺陷和故障，這些在預防性絕緣測試中是無法發現的。同時，交流耐壓測試也是一種電氣測試方法，可以直接測試變壓器在運行過程中的絕緣性能。因此，變壓器的交流耐壓測試具有重要的意義。     變壓器是電力系統中重要的電氣操作設備。它由一個初級線圈，一個次級線圈和一個鐵芯組成。它用于轉換電流和電壓。變壓器的應用并不小，以促進經濟的快速增長。貢獻的是，變壓器可以分為許多不同的功能和尺寸，例如耦合變壓器，電力變壓器等。變壓器不僅將高壓轉換成低壓，而且還將低壓轉換成高壓，例如，遠程輸電過程。

?        油浸式試驗變壓器體積小，重量輕，結構緊湊，功能齊全，用途廣泛，使用方便。特別適用于電力系統，工礦企業，科研部門及其他高壓電氣設備，電氣元件和絕緣材料。或直流高壓絕緣測試儀對于高壓測試設備必不可少。

       干式試驗變壓器徹底改變了老式測試變壓器的笨拙，笨重，向后沉重的條件，可以安裝在生產高壓硅堆中，中試控股電力可以提供直流高壓測試電源，帶有控制箱，自動保護和安全工作臺，球間隙和其他輔助設備，特別是用于現場測試的設備，使繁重的工作變得輕松，快速，輕松和靈活，并大大提高了工作效率。

       中試控股電力油浸式試驗變壓器和干式測試變壓器之間的最大區別是“油”，并且油是液體并且具有流動性。油浸式測試變壓器必須具有外殼，該外殼是變壓器內部的油，油浸在變壓器的線圈中，并且從外部看不到變壓器的線圈。

干式試驗變壓器沒有外殼，可以直接看到變壓器的線圈。另一個特點是油浸式變壓器位于油枕上方，并在內部存儲變壓器油。

中試控股電力自動調諧接地補償裝置能夠實現全補償運行或很小的脫諧度，主要是由于在消弧線圈的一次回路中串入了大功率的阻尼電阻，降低中性點諧振過電壓的幅值使之達到相電壓的5%－10%。因為如果當系統的電容電流與消弧線圈工作電流相等時，即在諧振時中性點電壓限制在允許值以下，這樣就可實現全補償方式，這是殘流為最小的最佳工作方式。接地時殘流很小，不會引起弧光過電壓。所以，可在消弧線圈的一次回路中串入大功率的阻尼電阻，增大阻尼率的措施來達到。消弧線圈的脫諧率與電壓及電網的阻尼率有關，當電網形成后其不對稱電壓基本是個固定值，消弧線圈為保證在單相接地時有效地抑制弧光過電壓的產生，要求脫諧率達到±5%以內，那么只有改變阻尼率，才能改變位移電壓，因此應當在消弧線圈回路串入電阻，保證阻尼率，控制中性點位移電壓。在低壓電網中由于中性點不對稱電壓很小，為提高測量精度采用特制的中性點專用互感器，提高檢測靈敏度；非線性電阻的采用對欠補償下的斷線過電壓和傳遞過電壓都有明顯的抑制作用。

1.1 產品概述：

 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有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。有的研究觀點認為XLPE 結構具有存儲積累單極性殘余電荷的能力，當在直流試驗后，如不能有效的釋放掉直流殘余電荷，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。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上的缺陷。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實驗也定期進行。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辦法進行試驗，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，但很多試驗單位要求50Hz試驗電源對這類設備進行交流耐壓試驗。

 我公司系列串聯變頻自動諧振試驗裝置主要用于10kV、35kV、110kV的交聯橡塑電力電纜，66kV、110kV、220kV 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、且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。其輸入電源的容量能顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期多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。

1.2 串聯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。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品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普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的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1/5-1/10。

3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，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。

5、不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃落電壓前斷開電源，這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且，不會出現任何恢復過電壓。

1.3 產品主要特點說明：

1.調頻及功率元件使用最先進的日本進口的優質元器件；

2.充分利用公司現有資源，完全獨立自主開發和設計及生產該設備的所有組成部分：變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器、電容補償器和高精度電容分壓器；

3.具備全自動（自動調諧、自動升壓）、全手動（手動調諧、手動升壓）以及半自動（自動調諧、手動升壓及手動調諧、自動升壓）的多種功能，可任意切換使用；

4.具備試驗電壓、加壓時間、報警電流整定、報警電壓整定、頻率范圍、起始電壓的設置；

5.具備放電保護功能，在試品發生閃絡時，或其他原因造成的諧振回路突然失諧，變頻控制電源立即自動快速切斷輸出，并顯示保護類型和閃落電壓值；

6. 測量顯示輸出電壓、輸出頻率及加壓時間、保護動作類型等相關信息，在試驗完成時電壓自動下降到零位；

7.大液晶全中文界面平臺技術，全觸摸屏操作,數據保存.

8. 技術特點要點歸納：

   8.1. 先進的數字、功率技術：功率器件采用國外最新推出的集驅動、保護和功率變換為一體的智能功率模塊（IPM），極大的提高了整機的可靠性，減少了體積和重量。

   8.2. 完備的保護功能：

過電壓保護：保護值可設置，動作時間小于1 毫秒；

雙重過電流過熱保護：大功率器件自身保護和軟件保護相結合，動作時間小于10 微秒；

閃絡保護：動作時間小于1 毫秒，并可記錄下閃絡電壓值；

零位保護：零電壓啟動。

   8.3. 獨特的四種工作模式：

    手動試驗：手動尋找諧振點并手動升壓到所需電壓，按鍵后自動計時；

    自動試驗：根據設置自動尋找諧振點后自動升到設定電壓后自動計時；

    自動調諧手動升壓：根據設置自動尋找諧振點后，需手動升電壓到所需的電壓值，按“自動計時”鍵后自動計時；