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中試控股技術研究院魯工為您講解：ABB 10kv充氣柜的交流耐壓試驗裝置

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。

被試品是否被穿可按下述各種情況進行判斷： 
1、根據試驗時接入的表計進行分析，一般情況下，若電流表突然上升，則表明被試品擊穿（過流繼電器動作，自動跳閘）。但當被試品的容抗XC  與試驗變壓器的漏抗 XL之比不大于2時，雖然被試品擊穿，電流表指示也不會發生明顯的變化，有時還可能出現電流表指示反而下降的情況。 
若出現這種情況，應根據在高壓側的測量電壓裝置高壓側的電壓，被試品若擊穿，其電壓表只是要突然下降，而在低壓側測量的電壓表也要下降，但有時很不明顯。 
2、根據試驗控制回路的狀況進行分析。若過流繼電器整定值適當，則被試品擊穿時過流繼電器動作，電磁開關即跳閘。若整定值過小，可以在升壓過程中因被試品的電容電流過大而使過流繼電器動作而跳閘。 
3、根據被試品狀況進行分析。試驗過程中，如被試品發出響聲、斷續放電響聲、冒煙、產生氣體、有焦臭味、及燃燒等都是不能容許的，應查明原因。如查明這種情況來自被試品絕緣部分，則可以認為被試品存在問題或已確實被。

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中試控股系統配置參數

(一)變頻電源ZSXZ-4kW                                      1臺

1)額定輸出容量：4kW

2)工作電源：220/380±10%V（單/三相），工頻

3)輸出電壓：0–400V

4)額定輸入電流：10A

5)額定輸出電流：10A

6)電壓分辨率：0.01kV

7)電壓測量精度：1.5%

8)頻率調節范圍：30–300Hz

9)頻率調節分辨率：≤0.1Hz

10)頻率穩定度：0.1%

11)運 行 時 間：額定容量下連續60min

(二)激勵變壓器ZSJL-3kVA

1)額定容量：3kVA

2)輸入電壓：0-400V

3)輸出電壓：1.5/3kV

4)結    構：干式

6)重    量：約35kg

(三)高壓電抗器ZSDK-22kVA/22kV

1)額定容量：22kVA;

2)額定電壓：22kV

3)額定電流：1A

4)電 感 量：110H/單節

5)品質因素：Q≥30 (f=45Hz)

6)結    構：干式

(四)電容分壓器ZSFY-3000pF/50kV

1)額定電壓：50kV

2)高壓電容量：3000pF

3)介質損耗：tgσ≤0.5%

4)分 壓 比：1000：1

5)測量精度：有效值1.5級

6)重    量：約8kg

(五)ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置補償電容器ZSBC-20000pF/40kV

1)額定電壓：40kV；

2)高壓電容量20000pF；

3)重量：8kg；

一般應考慮以下幾個因素： 
1、在被試品上可能產生過電壓的數值、持續時間及其次數。如被試品遭受較高過電壓的可能性極小，則可不必采用過高的試驗電壓；如被試品（如直接與架空線連接的發電機）可能遭受到較高的過電壓時，則應適當提高試驗電壓的數值。 
2、電氣設備設計時采用的絕緣水平。
3、設備絕緣的狀況。設備在運行中由于各種條件的影響，使絕緣逐步劣化，絕緣性能下降，故在確定試驗電壓時，應考慮到絕緣損傷的程度和運行年限。例如，運行中設備的試驗電壓應為出廠時的75%~90%。

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。

在購買變頻串聯諧振試驗裝置中，我們經常會被問到Q值多少。那么這里的Q值是什么?變頻串聯諧振試驗裝置中Q值受到哪些影響?越高越好嗎?

Q值是什么?

Q值受電壓等級、工藝結構、材料性能等外部因素的影響，理論上Q值越大，單位電流變化內允許的頻率偏移越小，頻率選擇性越高，Q值是衡量電感的主要參數，其計算方式為：Q=電感電容等儲能器件攜帶的能量÷電阻的損耗功率。

變頻串聯諧振試驗裝置Q值受到哪些影響?

Q值的大小受綜合因數的影響，比如制作工藝，原材料、材料性能等，例如，同樣一個電感，如果其他參數不變，僅改變繞制電感導線的粗細，則導線粗的電感Q值要比導線細的電感Q值高，如果再在導線上鍍銀，則鍍銀導線所繞制的電感要比不鍍銀導線繞制的電感Q值高，很明顯這就是工藝結構、原材料所帶來的影響，對于串聯諧振試驗裝置Q值來說，Q值越高，回路的損耗就越小，回路的效率就越高，通過Q值的大小也可以簡單的判斷產品的質量和效能，但不是決定串聯諧振裝置質量好壞的最終標準，Q值的提高往往受到一些因素的限制，如導線的直流電阻、線圈骨架的介質損耗、鐵心和屏蔽引起的損耗以及高頻工作時的集膚效應等。

Q值越高越好?

那么，我們購買變頻串聯諧振試驗裝置時到底要不要去衡量Q值呢?其實對于不太了解的客戶可能認為“Q值高，產品就好”，Q值只是作為一個概念性的參考，Q值并不能代表性能好壞的唯一因素或者是絕對因素，比如，Q值過大可能會造成電感燒毀，電容擊穿，電路振蕩等現象，有些科技類型產品，選材和工藝都非常好，反而會想辦法降低Q值，所以，Q值只是衡量電感效能的品質因數。

綜上所述，我們應該清楚關注產品質量應該關注穩定性、創新度，這才是根本!

如何選擇變頻串聯諧振廠家，現在世面上串聯諧振的廠家有很多，如何選擇串聯諧振，可以從廠家的從業年限，產品應用案例，產品口碑等幾個方面來做參考。

首先如何選擇串聯諧振：做不同的高壓試驗所需要的電壓等級不一樣，所以得根據自己的需求(電壓等級、被試品)來制定不同的方案，一般來說，串聯諧振廠家都會根據客戶的需求來制定符合的技術方案。

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，這些試驗所需要的電壓等級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，因此可以考慮串聯諧振試驗裝置。

在串聯諧振中，當電壓源施加到電感器和電容器時，必須添加電阻器，因為串聯諧振中的L和C等于短路，因此電壓源不能短路。當電阻值恒定時，確定串聯諧振電流。在功率方面，電感器和電容器的功率交替傳輸而不考慮損耗。當電容器放電時，電感器充電時電容器充電。

在恒壓源并聯諧振電源中，電感和電容的均方根電流是固定的，這只與電感和電容的大小有關;只有當電流源恒定時，增加電阻才能改變電感和電容的電流值。當條件恒定時，功率也是不變的，類似于串聯諧振。

當電機串聯電容形成串聯諧振時，由于電機線圈的電阻存在，因此在固定電壓下，電機線圈的電流在理論上趨于無窮大。因此，它不會趨向于無窮大，但也會大大超過額定電流。由于電機線圈的阻抗固定，電流增大，因此線圈兩端的電壓增大，勵磁能量增加，功率增加，但由于電流很大，電機線圈容易燒毀。

對于并聯電容器的并聯諧振，由于電壓源的存在以及電感和電容器兩端的電壓的存在，使得電感兩端的電流是恒定的。然而，由于電容器的補償，電壓和電流的相位是相同的，這就增加了電源，即p=u*i*cos相位角。而平行共振在原則上使用的是一個電流源，它與這個源有點不同。由于電流源電流是恒定的，當電流源并聯諧振時，L和C的兩端是相當開放的，而電阻直接通過電流源電流，即流過電流源的電流增大。它增加了兩端的電壓，增加了L和C兩端的電壓，最終導致電流的上升。

為了適應具有大靜電電容量試品的工頻耐壓試驗需要，因此交流高壓串聯諧振試驗設備就很有必要了。今天我們就分享一下利用串聯諧振的工頻耐壓試驗的特點分析!

利用串聯諧振試驗設備進行工頻耐壓試驗的特點是：

(1)供電變壓器T和調壓器AT的設備容量小。這是因為上面曾分析過的，試品上的電壓Uc=QUs。Us為高壓供電電壓，既然高壓回路中流過的電流是一樣大的，所以供電變壓器和調壓器的容量，在理論上可比試驗所需容量小Q倍。

(2)串聯諧振裝置所輸出的電壓波形較好。這是因為僅對工頻(基波)產生諧振，而對其他由電源所帶來的高次諧波分量來說，回路總阻抗甚大.所以試品上諧波分量甚弱，試驗波形就較好。

(3)若在試品耐壓過程中，發生了閃絡，則因失去了諧振條件，高電壓立即消失，從而使電弧即刻熄滅。

(4)恢復電壓之建立過程較長，很容易在再次達到閃絡電壓之前控制電源跳閘，避免重復擊穿。

(5)恢復電壓并不出現任何過沖(over shoot)所引起的過電壓。

正因為上述(3)，(4)的特點，試品擊穿后所形成的燒傷點并不大，這有利于對試品之擊穿原因進行研究。由于以上的特點，這種裝置使用起來比較安全，既不會產生大的短路電流，也不會發生恢復過電壓。

下面我們將分析和說明上述的(4)，(5)兩個特點。

如果第二次的閃絡(重燃)出現在比第一次的耐壓值略低的電壓下，此時假設e的指數項衰減到5%左右，則nπ/Q≈3，即n≈Q。

由于諧振裝置中Q值總是較大的，故n值也較大。所以在另一次閃絡出現之前要經歷幾十個周期的時間，在此足夠長的時間內，很容易將電源切斷。

總之，利用串聯諧振裝置進行耐壓試驗是由局限性的，譬如不能用它進行外絕緣的濕閃及污閃試驗。