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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv電纜耐壓試驗電壓試驗裝置

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。

串聯諧振時的電壓關系：

 

諧振時各元件的電壓分別為 URO = RI O = US ULO = jω0LIO = jω0L U s R = jQUs UCO = j 1 ω0C o =| j 1 ω0C US R =| jQUS 即諧振時電感電壓和電容電壓有效值相等，均為外施電壓的 Q 倍，但電感電壓超前外施電壓 90°，電容電壓滯后外施電壓 90°， 總的電抗電壓為 0。在電路 Q 值較高時，電感電壓和電容電壓的數值 都將遠大于外施電壓的值，所以串聯諧振又稱電壓諧振。常見的試品如變壓器、GIS 系統、SF6 斷路器、電流互感器、電 力電纜、套管等均為容性，系統配備的電抗器為感性，試驗時先通過 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， 變頻電源較小的輸出電壓就可在試品上產生較高的試驗電壓。在實際現場應用中試品上的高壓電壓和低壓電壓遵循以下公式：U 試 = QU 激 其中：U 試為高壓諧振試驗電壓，Q 為系統串聯諧振的品質因數， U 激為激勵變壓器輸出電壓。10 例如：假設系統串聯諧振的品質因數 Q 為 30，激勵變壓器選擇 16kV 的抽頭，激勵變壓器額定輸入電壓為 400V，如果激勵變壓器輸 入電壓為 100V 時，高壓電壓計算步驟如下：①計算激勵變壓器變比 激勵變壓器變比 N=激勵變壓器所選抽頭電壓/輸入額定電壓 即：N=16kV/400V=16000/400=40 ②計算激勵變壓器輸出電壓 激勵變壓器輸出電壓=激勵變壓器輸入電壓*激勵變壓器變比 即：U 激=100V*40=4kV ③計算高壓諧振試驗電壓 高壓諧振試驗電壓=激勵變壓器輸出電壓*系統品質因數 即：U 試=4kV*30=120kV 故系統最終的高壓諧振試驗電壓為 120kV。隨著如今電力工業的發展，設備電壓等級越來越高，在電力預防性或是交接試驗中，試驗設備的電壓等級相應也越高。在眾多試驗設備中，串聯諧振使用愈加廣泛。在高電壓等級串聯諧振中，常會見到諧振生產商配給用戶的絕緣底座，那么在試驗過程中，絕緣底座起到什么作用呢？

1、絕緣底座首先是起到絕緣的作用。避免因為絕緣等級不夠產生爬電、放電、閃絡等影響試驗進程。

2、防止電抗器因為漏磁通產生渦流、發熱、機械振動等引起試驗效率的降低、噪音等問題。

3、降低疊裝難度，增加安全系數。中試控股在現場使用中，由于試驗條件的限制，環境因素導致如疊裝太高造成的重心不穩，危及試驗人員或是設備安全等問題

那么知道絕緣底座的重要性，如何配置絕緣底座呢？

下面以中試控股ZSBP-520kVA/520kV串聯諧振耐壓試驗裝置為例淺談絕緣底座在串聯諧振中的重要作用。如下圖：

該圖中把520kV分成10節電抗器，單節電抗器52kVA/52kV，在這套系統中配備兩個絕緣底座，中試控股串聯結構采用433結構，即先是4節串聯然后與第一級絕緣底座上的3節電抗器串聯，再通過高壓輸出端與第二級絕緣底座上的三個電抗器串聯。最后由第二級絕緣底座上的電抗器輸出520kV的高壓。之所以采取這種串聯結構，不僅是因為降低疊裝的難度外，更是因為電壓等級決定的。

在國標GB/T 2900.19《高電壓試驗技術和絕緣配合》中提到高壓絕緣與絕緣材料、表面污垢、濕度、大氣壓等多種因素決定。綜合多種因素以及復雜的補償系數，按電壓有效值在200V時絕緣距離為1mm。那第一級絕緣底座所承受的電壓就是四節電抗器輸出的電壓208kV，故第一級絕緣高度在1010mm左右，如下圖：

通過4節與第一級絕緣底座上的3節串聯，7節電抗器輸出電壓364kV，與第二級絕緣底座上的3節電抗器串聯，中試控股那么第二級絕緣底座上的電壓與地之間有364kV的壓差，所以第二級絕緣底座高度在1760mm左右，如下圖：

通過上述，整套系統采用433的疊裝結構，不僅是因為在降低疊裝難度，中試控股增加試驗可靠性的同時兼顧絕緣底座絕緣性能，避免試驗過程中因為放電造成的閃絡等異常現象。

試想，如果整套裝置采用其他組合方式，那么會有什么其他的影響呢？這個問題就留給大家討論。變頻串聯諧振由變頻電源、激磁變壓器、電抗器和電容分壓器組成。被試品的電容與電抗器構成串聯諧振連接方式；分壓器并聯在被試品 上，用于測量被試品上的諧振電壓，并作過壓保護信號；調頻功率輸出經激勵變壓器耦合給串聯諧振回路，提供串聯諧振的激勵功率。 變頻串聯諧振試驗裝置是運用串聯諧振原理，利用勵磁變壓器激發串聯諧振回路，調節變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和試品C串聯諧振，諧振電壓即為加到試品上電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業，適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。

勵磁變壓器接線需要準確：在這種實驗中一般使用10KV、35KV、110KV的電壓。如果變頻串聯諧振設備用來充當電纜的耐壓裝置，勵磁變壓器大多是接在低端；如果是同時充當中高壓和低壓的耐壓裝置就需要把勵磁變壓器低端和高端分開來連接，低壓連低端，高壓連高端；如果是與低、中、高壓電纜相連就應該將高端與高壓電纜相連，其余兩根非高壓電纜都連在勵磁變壓器的低端。

串聯諧振

串聯諧振接線試驗

勵磁變壓器接線：如果作為電機的耐壓裝置，串聯諧振電路應當連接在勵磁變壓器的低端。在這種狀況下變頻串聯諧振可以同時連接高壓和低壓電線。

連接電抗器及電容分壓器：如果與串聯諧振設備的這兩個構件相連的電纜長度都很短。這種情況下至少要將兩節電抗器串聯起來，與電壓高低沒有太大關系，以防回路不能發生諧振。

電抗器的連接：在使用串聯諧振進行耐壓試驗時。如果被試品是是電容較低的原件或者是開關，就應該將所有的電抗器串聯在回路中。這樣做是為了防止出現諧振不能正常進行情況。