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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv電纜絕緣標準測試裝置

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。

串聯諧振耐壓設備原理

在回路頻率f=1/2π√LC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。中試控股先通過調節變頻電源的輸出頻率使回路發生串聯諧振，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，中試控股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。

串聯諧振耐壓設備參數

工作電源;220V/380V,50HZ *試驗容量：30-30000KVA

(試驗電壓：1000KV及以下 *諧振頻率范圍：20-300Hz

試驗電壓波形：正弦波波形畸變率小于等于0.3%

試驗電壓冷確度：1級

頻率調節：0.01Hz

保護響應時間 ：小于1微秒

系統具有過電壓保護、過電流保護、放電保護、擊穿跳閘保護、過熱保護。串聯諧振逆變器的基本原理圖如圖1所示。它包括直流電壓源，中試控股和由開關S1～S4組成的逆變橋及由R、L、C組成的串聯諧振負載。其中開關S1～S4可選用IGBT、SIT、MOSFET、SITH等具有自關斷能力的電力半導體器件。逆變器為單相全橋電路，其控制方法是同一橋臂的兩個開關管的驅動信號是互補的，斜對角的兩個開關是同時開通與關斷的。

2串聯諧振逆變器的控制方法  

2.1 調幅控制（PAM）方法

 調幅控制方法是通過調節直流電壓源輸出（逆變器輸入）電壓Ud（可以用移相調壓電路，中試控股也可以用斬波調壓電路加電感和電容組成的濾波電路，來實現調節輸出功率的目的。即逆變器的輸出功率通過輸入電壓調節，由鎖相環（PLL）完成電流和電壓之間的相位控制，以保證較大的功率因數輸出。

這種方法的優點是控制簡單易行，缺點是電路結構復雜，體積較大。   

2．2 脈沖頻率調制(PFM)方法

 脈沖頻率調制方法是通過改變逆變器的工作頻率，從而改變負載輸出阻抗以達到調節輸出功率的目的。  

 從串聯諧振負載的阻抗特性

中試控股編輯

 可知，串聯諧振負載的阻抗隨著逆變器的工作頻率（f）的變化而變化。對于一個恒定的輸出電壓，當工作頻率與負載諧振頻率偏差越大時，輸出阻抗就越高，因此輸出功率就越小，反之亦然。

 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。但是由于脈沖頻率調制方法實現起來非常簡單，故在以下情況中可以考慮使用它：

 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。  

2．3脈沖密度調制（PDM）方法

 脈沖密度調制方法就是通過控制脈沖密度，實際上就是控制向負載饋送能量的時間來控制輸出功率。其控制原理如圖2所示。

 這種控制方法的基本思路是：假設總共有N個調功單位，在其中M個調功單位里逆變器向負載輸出功率；而剩下的N－M個單位內逆變器停止工作，負載能量以自然振蕩形式逐漸衰減。輸出的脈沖密度為M/N，這樣輸出功率就跟脈沖密度聯系起來了。因此通過改變脈沖密度就可改變輸出功率。

 脈沖密度調制方法的主要優點是：輸出頻率基本不變，開關損耗相對較小，易于實現數字化控制，比較適合于開環工作場合。

 脈沖密度調制方法的主要缺點是：逆變器輸出功率的頻率不完全等于負載的自然諧振頻率，在需要功率閉環的場合中，工作穩定性較差。由于每次從自然衰減振蕩狀態恢復到輸出功率狀態時要重新鎖定工作頻率，這時系統可能會失控。因此在功率閉環或者溫度閉環的場合，工作的穩定性不好。其另一個缺點就是功率調節特性不理想，呈有級調功方式。 近年來隨著城網改造工程的實施，高壓交聯電纜開始大量使用。現場試驗的目的不是為了檢驗電纜的制造質量或電纜附件的制造質量的好壞，其制造質量已在型式試驗和出廠試驗中證實。現場竣工驗收試驗的目的是檢查電纜的敷設、附件的安裝是否正確及電纜在運輸、搬運、存放、敷設和回填的過程中，是否有受到意外損害。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，很長時間以來，中試控股仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法，但存在很多缺陷。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。