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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv電纜耐壓試驗機

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。

串聯諧振式中頻電源無論采用三相不可控整流器還是采用三相半控整流器，其輸出功率是通過改變逆變器的諧振頻率來調整的。整流器的輸出電壓始終是 cos α=1 狀態運行，無論電源的輸出功率高低，整流器的功率因數均為 λ≈0.955cos α≈0.955。由此可見，串聯諧振式中頻電源運行時的功率因數是不受負載變化和功率變化所影響的，中試控股高功率因數和低無功損耗為其帶來節電效果。通過大量試驗表明：串聯諧振式中頻電源比并聯諧振式中頻電源的節電效率高達 10%～20%（負載變化及工藝標準不同，節電效率也就不同）。中試控股

諧波分量

  由于并聯諧振整流控制角 α 的變化，整流輸出電壓脈動較大。當 α ∧ 60°后電壓波形不再連續，整流可控硅換流過程中殘缺角會吸收電網正弦波，造成電網波形缺角，產生大量的 n=6k±1 次諧波分量 ［ 13-15 ］ ，其中 5 次、7 次、11 次諧波電流含量分別占基波電流的 20%、11%、6%，這對于小功率的用戶而言影響不大，但對于大功率的用戶來說危害就很大，對于中頻用戶，若用常規的無功補償就無法進行，有的用戶用常規的電容器作無功補償，但無法投入電容器，即便能投入，已對 5 次諧波電流放大了 1.8～3.8 倍以上，中試控股使電機、變壓器等用電設備的銅損、鐵損明顯增加，縮短了設備的使用壽命，用電成本大幅上升。如果采用 LC 有源濾波器進行濾波，濾波器的成本會接近甚至大于中頻電源的成本。

串聯諧振的整流器采用不可控整流方式，啟動工作后始終以最大電壓輸出，整流器后端又加上大容量濾波電容，輸出的直流電壓是一條直線，因此其產生的諧波分量很小，幾乎可以忽略不計。所以既不需要無功補償，也不需要高昂的濾波設備。

諧振電流

  并聯諧振時感應器上的諧振電流是中頻輸出電流的 Q 倍（Q 為負載的品質因數），串聯諧振時電容電壓是中頻輸出電壓的 Q 倍；因此并聯諧振的諧振電流遠遠大于串聯諧振，大電流造成線路熱損耗也是不可忽略的。

制造成本

  并聯諧振結構相對簡單，制造成本較低，而串聯諧振采用的電器件數量較多，結構相對復雜，制造成本高于并聯諧振。

在鋼管加熱中的節能作用

  在鋼管加熱時，對加熱溫度和速度有著嚴格的工藝要求，而且工廠需要加熱的鋼管品種規格不是單一的，往往是一臺加熱設備需要加熱多個品種、多種尺寸的鋼管；因此，在鋼管加熱時很難保障中頻電源工作在最佳阻抗匹配狀態和最大功率狀態。如果采用并聯諧振中頻電源，也就意味著電源的整流器輸出電壓很難處于最高輸出電壓，即 α=0°，中試控股此時中頻電源的功率因數較低，無功損耗較大，造成電能的無謂消耗。

  解決這一問題的最好辦法就是采用串聯諧振中頻電源對鋼管進行加熱，這樣無論需要電源輸出多大功率，電源的功率因數始終為 λ≈0.955。根據大量的試驗對比表明：串聯諧振比并聯諧振中頻電源節電達 10%～20%。現以 10%節電率粗略計算節電效果。如某企業采用 1 000 kW 的串聯諧振中頻電源加熱鋼管，每班工作時間為 8 h/天，每月工作 24天，每度電的平均JG 0.7 元人民幣。則，每班一年節約電量：1 000×10%×8×24×12=230 400（kW?h）每班一年節約電費：230 400×0.7=161 280（元）如果每天 3 班運行，則年可節約 48.384 萬元，為企業節省較大的生產成本。

  目前鋼管加熱用的中頻電源，一般采用最小功率為 500 kW，中試控股而在鋼管防腐領域中用量最多的是1 000 kW 中頻電源。隨著我國西氣東輸四線、五線的陸續開工，直徑 1 422 mm 甚至更大規格鋼管的使用，中頻電源的單機功率將在 1 500 kW 以上。如果采用串聯諧振中頻電源作為鋼管加熱設備，不僅可給企業帶來巨大經濟效益，而且可為我國節能減排做出貢獻。變頻串聯諧振適合各種大型電力變壓器、電力電纜、汽輪及水輪發電機及其它容性設備的交流耐壓試驗都必須嚴格按試驗規程定期進行。在工頻條件下，由于被試品電容量較大，或者試驗電壓要求較高，對試驗裝置的電源容量相應的也有較高的要求，傳統的工回頻耐壓裝置往往單件體積大，重量重，不便于現場搬運，而且不便于任意組合，靈活性較差。