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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv電纜中間接頭測試裝置

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。

裝置組成

 變頻串聯諧振裝置一般由變頻電源、勵磁變壓器、試驗電抗器、電容分壓器構成。

 變頻電源

 變頻電源原理圖如圖2-1，Ｈ相交流電壓380V通過輸入電路的整流，將交流變為直流儲存于主回路的電容上；再通過逆變電路逆變生成SPWM序列波形，中試控股通過低通濾波器濾波變為頻率和幅值均可調的交流電壓。控制器包括輔助電路、控制電路和保護電路，相當于整個系統的神經中樞，用于控制各部分安全可靠運行，包括輸入電路、逆變電路工作Ｗ及外部輸入指令接收和系統各種保護的實現。

 勵磁變壓器

 勵磁變壓器內有高低壓繞組，低壓繞姐通常為一組，少數有抽頭，各繞組有串聯也有并聯，Ｗ滿足不同電壓等級、不同容量試品的試驗要求。在系統中勵磁變壓器的主要作用：將變頻電源輸出的低電壓進行升壓。

 試驗電抗器

 電抗器作為試驗回路的一個重要組成部分，電抗器的電感量和試驗回路的電容量共同決定了試驗回路的諧振頻率。電抗器一般由2~4節組成，可Ｗ根據試驗電壓等級將它們進行不同組合，但是姐合后的電抗器和試驗回路電容發生諧振的諧振頻率必須在30~300HZ內。

 電容分壓器

 電容分壓器是測試試驗電壓的取樣部件，它由高壓臂和低壓臂組成，一般分壓器配有多節高壓臂，Ｗ滿足不同電壓等級的試驗。

 串聯諧振技術分析

 阻抗頻率特性分析

 試驗系統簡化電路如圖２－２所示，其中１７為勵磁變壓器高壓繞組的輸出電壓，其頻率通過變頻電源的控制電路可實現從３０Ｈｚ到３００Ｈｚ連續可調。為串聯諧振回路的等值電阻，由于高壓電抗器的電感值很大，其繞線電阻占了回路等效電阻的主要部分，一般在百歐以上。

 諧振點的查找

 在串聯諧振交流耐壓試驗中，一個很重要的條件就是回路需要達到串聯諧振狀態，所以諧振點的查找就變得十分重要。在上一節己經詳細的討論了RLC回路發生串聯諧振的能量變化和頻率特性，可得出，當回路中電感及電容的參數確定后，就能根據諧振條件得出諧振頻率，中試控股并且當回路頻率十分接近諧振頻率時電容上能達到最大電壓值，此時電抗上電壓略小于最大電壓值，可以將此時回路的頻率近似作為諧振頻率，利用這一特性可以進行查找諧振點的設計。為了使串聯諧振交流耐壓試驗與工頻耐壓試驗等效性好，按照國際大電網會議工作組的推薦，要求試驗系統的工作頻率為30-300HZ。范圍雖然很廣，但是由圖2-5可知電容電壓是一個先升高下降低的過程，在電容電壓拐點處可以認為中試控股達到諧振狀態，此時電容電壓最大，本文設計了以下諧振點查找辦法：

 在進行串聯諧振交流耐壓試驗時，首先需要保證試驗回路的諧振頻率在30-300HZ范圍內。試驗時，中試控股將變頻電源輸出電壓調到一個較小的值（一般為試品要求耐壓值的5%-10%所對應的變頻電源的輸出電壓值），然后直接從30HZ開始對其頻率進行粗調，由前面的分析可知，電容電壓在開始時肯定是隨著頻率的增大而逐漸升高，只要電容電壓出現拐點，則可以認為此時的頻率己經達到了諧振頻率附近。然后可Ｗ拐點附近的小頻率范圍內進行細調，直到試品上電壓達到最大值，此時可Ｗ近似的認為試驗回路達到了諧振狀態。再對電壓進行升壓調節，在試品電壓要求耐壓值的０~９０％范圍內粗調，在試品電壓要求耐壓值的90%~100%范圍內細調，調節速度每秒不應超過10KV（—般為1.5KV/S），使試品上電壓達到耐壓要求。