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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv高壓電纜耐壓試驗機

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。

全橋串聯諧振充電電源電路分析

  全橋串聯諧振充電電源電路如圖1所示。全控型開關Z1~Z4及續流二極管D1~D4組成的逆變橋與LC諧振支路構成全橋串聯諧振變換器。inV為直流輸入電壓，負載電容通過D5~D8構成的整流橋與LC諧振支路相串聯，T為升壓變壓器。 串聯諧振變換器按開關頻率fs與諧振頻率fr的大小關系有三種工作方式:（1）0<f s<f r /2；（2）f r/ 2<f s<f r；（3）f s>f r。 其中，方式（1）在開關器件開通和關斷時損耗都最小,被選作電容器恒流充電電源的工作方式。其工作時，一個開關周期的諧振電流波形示意圖見圖2。

  圖中，在23ttt區間，開關器件皆不導通，沒有電流的流動和能量的傳遞，因此，3t時刻的電路狀態與2t時刻相同，可將3t時刻提前至2t，得到fs=fr/2的臨界狀態。

  通過理論推導，得出了基于全橋串聯諧振開關電源技術的電容器恒流充電的一些理論通式，并用MATLAB進行仿真，做了初步驗證，通式具有普遍意義，其中諧振電流通式，等臺階充電電壓通式及平均充電電流通式對基于全橋串聯諧振開關電源技術的電容器恒流充電電源的參數設計具有參考價值，對該領域的研究能起到理論指導作用。  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。中試控股在串聯諧振狀態，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，中試控股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，中試控股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。

串聯諧振系統主要特點說明

  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、中試控股報警電流整定、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，中試控股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：中試控股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；

  手動調諧自動升壓：手動尋找諧振點，根據設置自動升壓后自動計時。

  8.4.友好的人機接口：

  專用的DSP 顯示平臺，大容量的數據存儲器，大屏幕LCD 顯示；豐富的幫助應用信息，幫助你現場分析試驗發生保護動作時可能出現的問題；可保存200 次測試數據;具有調頻時顯示頻率－電壓波形曲線，直觀的觀察到是否尋找到諧振點；掃頻范圍可以在規定范圍內任意設定，掃頻方向可以向上向下任意選擇，方便用戶操作；中試控股對于那些需要在50Hz 條件進行試驗的試品（比如發電機），我們采用了調頻調感技術，我們的電抗器電感值可以根據試驗需要進行適當調節，壓緊裝置可以保證降低在通電時電抗器的噪音；

  8.5.獨特的結構設計：調頻電源控制箱的接入和輸出采用插接和螺絲連接兩種方式，安全、方便、可靠、美觀精致；