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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv高壓電纜交流耐壓試驗機

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

11kV/300mm2電纜1km交流耐壓試驗，電容量≤0.3755uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓28kV，試驗時間5min。
10kV開關等電氣設備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過42kV，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。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絡電壓前斷開電源，

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。

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置主要技術參數
1.額定容量：44kVA
2.額定電壓：22kV；44kV
3.額定電流：2A；1A
4.測量精度：系統有效值1.5級
5.工作頻率：30-300Hz
6.裝置輸出波形：正弦波
7.品質因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)
8.波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%
9.輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz
10.工作時間：額定負載下允許連續60min；過壓1.1倍1分鐘
11.溫    升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K
12.保護功能：過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能
13.環境溫度：－20℃-55℃
14.相對濕度：≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米
ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置主要功能及特征
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。
特點：

設備的重量和體積大大減少。串聯諧振裝置中，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，中試控股使得系統重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10-1/30。

有效改善輸出電壓波形。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，有效防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

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，而用并聯諧振或者試驗變壓器做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數百倍。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。

串聯諧振試驗前有什么條件？ 
試驗前條件分析 
當我們拿到試驗之后，我們要分析試驗的主體是什么，比如：電力電纜、變壓器、GIS組合器還是母線等等，針對不同的內容所施加的電壓不一樣，像同樣是變壓器，中性點接地和不接地的電壓等級就不同，而且接線也不同，電壓和容量直接影響串聯諧振試驗裝置的配置方案，所說的配置方案也就是連接方式，串聯方式、怎么串聯以及串聯幾個等等。 
要想達到串聯諧振的條件是當容抗等于感抗時，即可產生諧振的條件。 
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。 

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置容量驗證

裝置容量定為44kVA，分兩節電抗器，電抗器單節為22kVA1A

試驗時設備組合方式

組合方式

被試品對象     電抗器選擇

（22kVA/22kV兩節）    激勵變壓器

輸出端選擇     試驗電壓(kV)

10kV/300mm2電纜1km         使用電抗器兩節并聯     1.5kV        ≤22kV

10kV開關等電氣設備    使用電抗器兩節串聯     3kV  ≤42kV

如何選擇合適的變頻串聯諧振耐壓試驗裝置？
為了選對規格，請提供以下技術參數
1、電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質（中性點耐壓或全絕緣耐壓）單相對地電容量；
2、電力電纜：電壓等級，大長度，截面積；
3、發電機、電動機：電壓等級（出口電壓或稱工作電壓），試驗電壓（耐壓值）單相對地電容量范圍（如0.2-0.55uF等）；
4、開關、絕緣子、PT、CT、絕緣工器具、母線：電壓等級（或稱工作電壓）；試驗電壓（耐壓值）；
5、CVT效驗：電壓等級或稱工作電壓，試驗電壓（耐壓值）電容量范圍（如0.005-0.02uF）。

什么是串聯諧振？ 
由于電力預防試驗大多是對于大容量和高電壓的電氣設備，建議采用工頻耐壓進行絕緣性能的檢測，也就是剔除了采用直流高壓發生器對于電氣設備絕緣性能檢測的使用要求，雖兩者都屬于破壞性試驗；

但經過長期的研究，采用工頻耐壓的方式相對于直流耐壓穩定性，安全性要好，由于電氣設備的容量大，電壓高，往往像油浸式試驗變壓器一類的工頻耐壓設備無法滿足測試要求，在國內，為了達到這一目的，基本通過變頻串聯諧振來實現測量。 
變頻串聯諧振，“變頻”在串聯諧振電路中，通過調整可變的頻率范圍產生諧振條件，“串聯”是指在整個電路中的鏈接方式，串聯時，電壓相加，電流不變，“諧振”是指的諧振電路，組合起來就是我們常說的串聯諧振試驗裝置。

串聯諧振在試驗時需要注意些什么

串聯諧振試驗需注意以下幾點：

1、試驗時,試驗相接高壓源,高壓引線需采用專用無暈引線,非試驗相連同GIS外殼接地；

2、試驗必須保證各氣室SF6氣體在額定壓力下,并且充氣壓4小時后氣體含量在合格范圍內,GIS處于可運行狀態,確認無誤后方能試驗；

3、試驗加壓前,確保GIS內的電壓互感器拆除,電壓互感器可以一起加壓,但試驗諧振頻率必須大于100Hz、CT二次短路,避雷器連接處應斷開；

4、試驗電壓在輸出套管加入,套管芯子接高壓源,套管金屬法蘭接系統專用地線；

5、試驗時,試驗系統各部件之間、試驗系統與GIS殼體之間必須采用專用接地線,切不可利用現場接地排代替試驗系統與GIS外殼之間的地線連接；

6、注意試驗系統與現場電網之間采用一點連接,接地點必須位于分壓器與試品之間的連線上。為了保證電纜安全可靠運行，有關的標準對電纜的各種試驗做了明確的規定。主要試驗項目包括：測量絕緣電阻、直流耐壓和泄漏電流、交流耐壓試驗。其中測量絕緣電阻主要是檢驗電纜絕緣是否老化、受潮以及耐壓試驗中暴露的絕緣缺陷。直流耐壓和泄漏電流試驗是同步進行的，其目的是發現絕緣中的缺陷。但是近年來國內外的試驗和運行經驗證明：直流耐壓試驗不能有效地發現交聯電纜中的絕緣缺陷，甚至造成電纜的絕緣隱患。所以現在的國標要求電力電纜要做交流耐壓試驗。

電力電纜串聯諧振試驗解決方案

電力電纜在投運前按《GB 50150-2016電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》進行試驗。在試驗前要充分的了解電力電纜的型號、長度和等級，這樣才能初步估算電力電纜耐壓的頻率(注：L—電感，H;C—電力電纜電容量(見表2)和分壓器電容量)和電流 I=2π f0 Cx U0 × 10 -6A(注：I—被試品電容電流，A ;f0—電源頻率， Hz;Cx—被試品電容量，μF;U0—試驗電壓有效值即試驗電壓，V)。才能確定需要多少節電抗及是否需要帶補償電容。因為我們電力電纜耐壓整套設備有10節電抗(每節電抗額定電壓27kV)，1節補償電容，估算出來后，也方便我們更高效的完成工作任務。

一般耐壓諧振的在回路頻率時，回路產生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統品質因素，即電壓諧振倍數，一般為幾十到一百以上。先通過調節變頻電源的輸出頻率使回路發生諧振，再在回路諧振的條件下調節變頻電源輸出電壓使試品電壓達到試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產生較高的試驗電壓。

一般我們進行電力電纜交流耐壓，開始是采取串聯諧振的方式進行試驗。串聯諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品的電容實現串聯諧振。試驗工作過程是：根據前面粗略估算出的電流，當電流大于電抗額定電流時，我們就需要采用并聯電抗，防止電抗器過負荷，長時間耐壓損壞電抗器。當電流小于電抗額定電壓是，就不需要并聯電抗器。根據前面粗略估算的頻率，看是否需要補償電容。我們的變頻操作箱是有自動或手動尋找頻率，根據諧振時被試電纜上的電壓找到諧振點，然后觀察頻率是否與我們估算的是否一致再確定是否需要補償電容。確定好之后就可以開始試驗，試驗電壓及時間。試驗結束之后要對電纜充分的放電。串聯諧振試驗方法具有所需的電源容量小, 變壓器電壓等級需求低等優點,降低了現場進行特高壓容性設備耐壓試驗對試驗設備的要求,是現場試驗過程中普遍采用的對電纜,開關,CT 等容性設備進行交流耐壓的試驗方法。現場一般采用變頻的方式進行串聯諧振試驗,由于在改變電源頻率時高壓端電壓會發生較大的不可控的變化,為了試驗的安全 ,在試驗時先在低壓下將試驗頻率調節到諧振頻率,然后再按照相關要求升高試驗電壓。隨著串聯諧振的廣泛應用 ,生產串聯諧振試驗裝置的廠家越來越多,試驗裝置的頻率調節能力越來越強,現有的串聯諧振裝置在試驗時基本能調節到完全諧振的狀態。在串聯諧振交流耐壓試驗時,往往采用電容分壓器直接在高壓端測量試驗電壓值,這種方法對測量設備的電壓等級要求比較高 ,在需要精確測量時采用;此外, 有時候還會采用在最低一節電抗器高壓端與地之間并聯電容分壓器的方法,以所測得的電壓乘以串聯電抗器的節數得到試驗電壓 ,本文把這種方法稱為測量中間電壓法 ,在現場試驗中,電抗器及高壓電暈損耗、試驗儀器頻率調節能力、電容分壓器電容、試驗變壓器出口電抗以及試驗回路雜散電容等因素會導致采用這種方法測量的電壓與實際的試驗電壓之間出現偏差。

 迄今,國內外在現場串聯諧振試驗的試驗設備參數配合等方面開展一系列的研究,對于現場采用的這幾種測量方法的測量誤差,一直未有相關的研究公布。本文主要結合現場試驗的經驗,以三節電抗器串聯為例,分析了測量中間電壓法的誤差情況,以確定現場采用這種測量方法的可靠性 ,為現場試驗提供參考。