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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kv電纜耐壓試驗設備

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。

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置組成部分：變頻電源主機、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器、補償電容器、測試附件組成。
元器件（純進口）：功率器件：德國英飛凌，模塊：日本富士IGBT，芯片：英特爾等

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

裝置主要組成

1、變頻電源  ZSBP-4kW

2、激勵變壓器       ZSJL-3kVA

3、高壓電抗器       ZSDK-22kVA/22kV

4、電容分壓器       ZSFY-3000pF/50kV

交流耐壓試驗是電力設備絕緣強度有效和直接的方法，是電力預防性試驗的一項重要內容。 
此外，由于交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過試驗后，設備有較大的安全裕度，因此交流耐壓試驗是電力設備安全運行的一種重要手段。一般變頻串聯諧振試驗裝置來進行交流耐壓試驗。  
試驗電壓的確定 
交流耐壓試驗中，關鍵的問題就是正確選擇試驗電壓的數值，一方面要求能保證絕緣水平，另一方面要考慮因試驗電壓過高而引起的絕緣劣化。

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：

1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要整定，試品閃絡時閃絡保護動作并能記下閃絡電壓值，以供試驗分析。

2、整個裝置單件重量很輕，便于現場使用。

3、裝置具有三種工作模式：全自動模式、手動模式、自動調諧手動升壓模式；方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。

4、能存儲和異地打印數據，存入的數據編號是數字，方便識別和查找。

5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規定范圍內任意設定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。

6、ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置采用DSP平臺技術，可根據用戶需要增減功能和升級，人機交換界面更為人性化。

7、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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

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。

串聯諧振頻率計算公式

（2）電纜耐正試驗

串聯諧振頻率計算公式

設GIS電容量(只含一個斷路器間隔和兩個分支母線）為 Cl（約為4000PF)，電纜電容量為C2(約為0.105 μF，按每0.14μF/km，共700 m 極限情況計算），測量用電容分壓器選取4只3 000 PF/250 kV 標準電容，每只電容量為3000PF,4只標準串聯組成分壓器，則分壓器電容量C3=3000PF/4=750PF,分壓器耐壓值為1000KVA，總電容量C為GIS對地電容量與分壓器電容量的總和，即C≈C1+C2+C3≈4000PF+0.105μF +750PF ≈110hF。

經計算 ，諧振耐壓設備各項參數皆能滿足試驗要求。

3.3   試驗程序

串聯諧振試驗加壓過程示意圖

第一次加壓施加電壓為318kV ,時間5min，分別由電站6號出線回路的GIS室出線側A 、B 、C 三相套管注入高電壓。對整臺GIS進行老煉試驗，非加壓相短路并接地，加壓相各電流互感器二次側處于短路并接地狀態。電壓互感器二次側一點接地，加壓相各斷路器、隔離刀閘處于合閘位置，加壓相各接地刀閘處于分閘位置。如圖3所示 。

 第二次加壓不帶高壓電纜 、母線和分支母線上的 電壓互感器。第一階段施加電壓為 318 kV ，時間5 min , 第二階段施加電壓為 476 kV ，時間1 min ，以考察GIS 是否能經受 476 kV 電壓 （以備在第三次至第八次帶有電纜加壓時若發生擊穿 ，判斷是GIS還是電纜擊穿），如圖4 所示 。

串聯諧振試驗加壓過程示意圖

第三次從 1號線路經5012斷路器間隔加壓到1號機出線高壓電纜（斷開50ll和5013斷路器）。第一階段電壓為318 kV，時間5 min，第二階段電壓為476 kV，時間15min，如圖5 所示。

串聯諧振試驗加壓過程示意圖

根據瀑布溝電站主接線方式，將對整個開關站GIS設備分別從各出線側共進行10次加壓試驗，以便對各主回路每一部分都進行耐壓試驗 。

3.4 試驗成果

在試驗過程中如果發生擊穿放電，則應根據放電能量和放電引起的各種聲、光、電、化學等放電效應，以及耐壓試驗過程中進行的其它故障診斷技術提供的試 驗成果進行綜合判斷。遇有放電情況，可采取下列步驟：

（1）施加規定的電壓，進行重復試驗：如果設備或氣隔還能經受，則該放電是自恢復放電；如果重復試驗電壓達到定值和規定時間時，則認為試品合格。否則按（2）項進行。

（2）設備解體，打開放電氣隔，仔細進行內部各部 位的絕緣檢查。在采取必要的恢復措施后，方可進行下 一次規定耐壓試驗 。

只有GIS的每一部件均已按選定的完整試驗程序試驗，電壓元擊穿放電，才認為整個GIS 通過試驗。

4 經驗及體會

對于電容量較大、試驗電壓較高的試品，一般采用串聯諧振耐壓裝置進行試驗；當其配合變頻電摞柜使用時，調整頻率使其諧振，試驗是非常方便、有效。大量現場試驗證明，它不僅體積小、重量輕、裝拆方便而適合現場使用，而且具有輸出電壓波形好、所需電源容量小，還具有試品閃絡時無過電壓、破壞性小的優點。這樣，既可保證試驗裝置本身的安全，又可避免被試品因閃絡擊穿而使缺陷擴大 。

交流耐壓諧振裝置主要針對220KV及以下變電站一次電氣設備交流耐壓試驗設計制造。可按規程要求滿足變壓器、GIS系統、SF6開關、電纜、套管等容性設備交流耐壓試驗。既可滿足高電壓、小電流的設備試驗條件要求，又可滿足低電壓、大電流的設備試驗條件要求，具有較寬的適用范圍，是地、市、縣級高壓試驗部門及電力承裝、修試工程單位理想的耐壓設備。