电缆专用耐压试验设备

中试控股电缆专用变频谐振试验装置采用了调节电源的频率的方式使得电抗器与被试电容器实现谐振，在被试品上获得高电压大电流，是当前高电压试验的一种新的方法和潮流，在国内外已经得到广泛的应用。

变频谐振试验装置采用了专用的SPWM数字式波形发生芯片，频率分辨率16位，在20~300Hz时频率细度可达0.1Hz；采用了正交非同步固定式载波调制方式，确保在整个频率区间内输出波形良好；功率部分采用了先进的IPM模块，在zui小重量下确保仪器稳定和安全。BPXZ变频谐振试验装置由调频调压电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器组成。

35kV及其以下电压等级的电缆使用数量多，试验工作量大，所以此类耐压试验装置应该体积小，重量轻，便携式电缆耐压试验系统由此而诞生。本系统中，要求单个人能现场搬动的部件重量不超过30kg，要求两个人能现场搬动的部件重量不超过60kg，适合现场搬运；电源采用220V单相或380V三相电源，方便现场取电；电抗器部分采用干式环氧浇注，美观可靠，适合各类型电缆的要求。

ZSBP-54KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置、电缆专用耐压试验设备试验中,发现当电压升到接近试验电压时，电压 上升速度太快并伴有较大的电压波动,甚至能导致电压保护动作, 使试验必须重新开始, 这对设备安全是不利的。但如果电压保护值设定过大,就不能很好的起到保护被试设备免受过电压的作用。

改变串联谐振试验装置频率特性曲线的方法有以下两种:

选择偏离谐振频率下进行试验。为减少试验变压器的容量,在选择Q值时, Q值尽量要大.但当Q值较大时,而在偏离谐振频率时,相对较缓。所以我们可以在试验变压器容量允许的条件下选择偏离谐振频率进行升压,达到了降低电压上升速度的目的。

调整回路的品质因数。图Q=Uc/U=1/wCR可知,为减少Q值, 必须增加回路电阻,这样,为达到试验电压,励磁变压器的输出容量也要增加,所以，应用这种方法时,必须在容量许可的条件下进行。掌握如何提高串联谐振试验装置的稳定性的方法有利于我们在现场进行试验时,能更好的保证仪器的性能,得出更加精准的测量数据。

近年来，人们的生活水平越来越高，对电力资源的需求也越来越大。为了满足供电需求，高压交联电缆在电力系统中得到了广泛的应用，以保证高压电缆的安全稳定运行，电缆敷设完成后，必须进行现场完成切换试验，并对串联谐振试验装置技术在电缆高压试验中的应用进行了分析。

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置
一、ZSBP-54KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置、电缆专用耐压试验设备满足试品范围
1、11kV/300mm2电缆1km交流耐压试验，电容量≤0.3755uF，试验频率30-300Hz，试验电压28kV，试验时间5min。
2、10kV开关等电气设备的交流耐压试验，试验频率30-300Hz，试验电压不超过42kV，试验时间1min。
二、中试控股装置主要组成
1、变频电源 ZSBP-4kW
2、激励变压器 ZSJL-3kVA
3、高压电抗器 ZSDK-22kVA/22kV
4、电容分压器 ZSFY-3000pF/50kV
三、主要功能及特征
    中试控股ZSBP系列变频串联谐振耐压试验装置，中试控股采用调节电源频率的方式，使得电抗器与被试电容器实现谐振，从而在被试品上获得高电压大电流，因其所需电源功率小、设备重量轻体积小，在国内外得到了广泛应用，是当前高电压试验的新方法和潮流。
特点：
1、装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能，过压过流保护值可以根据用户需要整定，试品闪络时闪络保护动作并能记下闪络电压值，以供试验分析。
2、整个装置单件重量很轻，便于现场使用。
3、装置具有三种工作模式：全自动模式、手动模式、自动调谐手动升压模式；方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。
4、能存储和异地打印数据，存入的数据编号是数字，方便识别和查找。
5、中试控股装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，扫频方向可以向上、向下选择，同时液晶大屏幕显示扫描曲线，方便使用者直观了解是否找到谐振点。
6、ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置采用DSP平台技术，中试控股可根据用户需要增减功能和升级，人机交换界面更为人性化。
7、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。
8、设备的重量和体积大大减少。串联谐振装置中，省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，中试控股使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/10-1/30。
9、有效改善输出电压波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效防止了谐波峰值对试品的误击穿。
10、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q，而用并联谐振或者试验变压器做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。串联谐振能有效的找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。
11、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且不会出现任何恢复过电压。
四、主要技术参数
1.中试控股额定容量：44kVA
2.额定电压：22kV；44kV
3.额定电流：2A；1A
4.测量精度：系统有效值1.5级
5.工作频率：30-300Hz
6.装置输出波形：正弦波
7.品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)
8.波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%
9.输入电源：单相220或三相380V电压，频率为50Hz
10.工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟
11.温    升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K
12.保护功能：过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能
13.环境温度：－20℃-55℃
14.相对湿度：≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米
五、中试控股ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置容量验证
装置容量定为44kVA，分两节电抗器，电抗器单节为22kVA1A
六、试验时设备组合方式
组合方式
被试品对象 电抗器选择
（22kVA/22kV两节） 激励变压器
输出端选择 试验电压(kV)
10kV/300mm2电缆1km 使用电抗器两节并联 1.5kV ≤22kV
10kV开关等电气设备 使用电抗器两节串联 3kV ≤42kV
七、中试控股系统配置参数
(一)变频电源ZSXZ-4kW                                      1台
1)额定输出容量：4kW
2)工作电源：220/380±10%V（单/三相），工频
3)输出电压：0–400V
4)额定输入电流：10A
5)额定输出电流：10A
6)电压分辨率：0.01kV
7)电压测量精度：1.5%
8)频率调节范围：30–300Hz
9)频率调节分辨率：≤0.1Hz
10)频率稳定度：0.1%
11)运 行 时 间：额定容量下连续60min
(二)激励变压器ZSJL-3kVA
1)额定容量：3kVA
2)输入电压：0-400V
3)输出电压：1.5/3kV
4)结    构：干式
6)重    量：约35kg
(三)高压电抗器ZSDK-22kVA/22kV
1)额定容量：22kVA;
2)额定电压：22kV
3)额定电流：1A
4)电 感 量：110H/单节
5)品质因素：Q≥30 (f=45Hz)
6)结    构：干式
(四)电容分压器ZSFY-3000pF/50kV
1)额定电压：50kV
2)高压电容量：3000pF
3)介质损耗：tgσ≤0.5%
4)分 压 比：1000：1
5)测量精度：有效值1.5级
6)重    量：约8kg
(五)中试控股ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置补偿电容器ZSBC-20000pF/40kV
1)额定电压：40kV；
2)高压电容量20000pF；
3)重量：8kg；

ZSBP-54KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置
技术方案
一、适用范围
1. 10kV/300mm2的电缆，长度1km，电容量≤0.378uF试验频率为30-300Hz,试验电压22kV。
2. 35kV/300mm2的电缆，长度0.5km，电容量≤0.01uF试验频率为30-300Hz,试验电压52kV。

二、中试控股系统主要性能及参数
1、电源电压：   220V±10%、50Hz；
  2、额定容量：  54KVA；
  3、输出电压：    54KV，
  4、输出电流：   1A，2A，
  5、输出电压波形:  正弦波；
6、输出电压波形畸变率: ≤0.5% ；
7、允许连续工作时间：额定输出电流下持续运行时间为60分钟；
  8、输出频率范围:     30～300Hz ；
    9、品质因数:         ≥30
10、系统噪声:       ≤60db
11、系统测量精度:    1.0级
12、频率分辨率:      0.01Hz
13、频率不稳定度:    ≤0.05% 
14、环境温度：       -25℃～ +55℃ 
相对湿度:       ≤90%
海拔高度:       ≤2000m
15、具备手动试验/自动调谐/自动试验模式。
16、具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率等。
17、具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能。
18  具备过电压、过电流、过热保护功能。
19、具备闪络保护功能,在试品发生闪络时谐振回路失谐,电源立即停止输出,屏幕提示“试验失败”及相关信息。
20、具备各种数据打印功能。
三、系统配置及具体参数
1、变频控制电源6KW                1台
a) 变频控制电源采用高压耐压试验专用变频电源,采用一体化设计,控制电源本体具备调频、调压、控制、保护等功能。
b) 额定输出容量:  6KW
c) 工作电源:      交流220V、50Hz 。
d) 输出电压:      0～250V可调。
e) 输出电压不稳定度≤0.05%
f) 最大输出电流:  24A
g) 输出波形:正弦波,      波形畸变率:≤0.5%
h) 频率调节范围:  30～300Hz
频率调节分辨率: 0.001 Hz
i) 连续运行时间: 大于1小时
j) 噪声水平:≤ 60dB
k) 变频电源采用高性能专用微机控制电压、频率调节
l) 变频电源配备专用引线和插头与其他设备进行连接。
m) 保   护 ：具有过压、过流、过热、放电保护功能。
n) 具备手动试验/自动调谐/自动试验三种模式,并可任意切换。
具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率、励磁电流、励磁电压、试验时间等。
具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能及各种数据打印功能。
  O) 重   量： 16Kg  
2、 中试控股励磁变压器6KVA            1台
a) 额定容量:    6KVA
b) 输入电压:    250V
c) 输出电压：   1.75KV；3.5KV；
d) 工作频率范围： 30～300Hz
e) 连续运行时间: 大于1小时
f) 电压比测量误差: 小于1%
g) 结构： 采用干式结构,绝缘耐热等级H级,满足干式变压器国家规范要求；
高﹑低压绕组间和铁芯设静电屏蔽,既作为励磁变,又是隔离变；
内置过电压保护,防止击穿反击。
  h) 重   量：    40Kg ;
3、高压电抗器 DK-27/27      2台
a) 额定容量：   27KVA
b) 额定电压：   27KV
c) 额定电流：1A
e) 品质因素：  Q≥30
f) 结    构： 干式；
    g)  重    量： 35Kg/台
h) 连续运行时间：≥ 1小时
4、 电容分压器   60/0.003              1台
a) 额定电压：    60KV
b) 工作频率：    30～300Hz
c) 分 压 比：    1000：1 
d) 分压比误差：  ≤1%,
e) 测量精度：    交流有效值1.0级
f) 介质损耗：    tgδ≤0.5% ;
g) 重    量：    10Kg
h)高﹑低压臂的电容采用一致的介质结构,温度系数小,角位移小,在30-300HZ内分压比不变。
五、检验
1、变频电源
1）绝缘电阻测试
2）耐压试验：2000V，1分钟
3）负载试验：在满负荷下，各器件的温升不大于45K 。
2、励磁变压器
1）直流电阻测量
  2）变比测量
  3）空载电流及空载损耗
  4）短路阻抗和负载损耗
  5）绝缘电阻测试
  6）温升试验：额定容量下运行60min,温升不大于65K
 3、电抗器试验
1）直流电阻测量
2）电感量测量
3）交流耐压试验
温升试验：额定容量下运行60min,温升不大于65K
      4、中试控股成套装置试验
（1） 耐压试验：1.1额定电压下，耐压1min；
（2） 短路试验：电压为0.5U，0.8U，1.0U的条件下，将高压输出突发短路3次，保护装置可靠动作，各单元完好。
（3）噪音小于60dB；

电缆现场交接试验

1.试验项目和设备接线

当进行电缆芯线外护套的绝缘电阻测量时，测量人员应根据实际情况和具有适当测量范围的兆欧表测量电缆的绝缘电阻，以判断电缆的绝缘电阻值是否满足相关要求，电缆交流耐压试验接线图如图1所示。

图1 中试控股电缆交流耐压试验接线图

式中：VF为变频电源，t为调压器，B为中间变压器，l为高压电抗器，C1、C2为分压电容，CX为试验电缆，V为电压表。 

2.ZSBP-54KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置、电缆专用耐压试验设备试验准备工作

正式测试前，测试人员必须做好测试准备工作，这样才能安全地进行测试工作。安装电缆时，必须确保电缆外护套正常绝缘，并且电缆具有至少一个安全连接点。如果电缆终端配备了GIS间隔避雷器，则应在进行试验前将其拆下，然后再补充SF6气体。当电缆高压试验完成时，应恢复GIS间隔避雷器的接入。试验前，测试仪应保证电缆外端子塔空电缆与电缆头之间的连接断开，为试验的安全提供保证，同时，电流互感器二次绕组侧必须短路接地。当GIS电缆终端侧需要加压时，测试仪必须拆除GIS出线套管和主变压器的连接，确保GIS电缆终端侧的隔离开关、断路器和闸刀均符合电缆高压试验的要求。 

3.电缆高压试验

电缆高压试验时，中试控股试验机应先将试验设备安装在相应的电缆终端位置，然后对试验设备进行调试。同时，测试人员还应在测试场地周围设置相应的围栏，并设置相应的警示标志，提醒行人注意“高压危险”。 在电缆高压试验过程中，试验人员首先要对电缆的绝缘电阻进行检测，确保其符合相关规定，然后将试验引线接在电缆终端接头的一相，对试验回路的所有接线、 仪表进行检查。将试验电源闭合，根据实际情况，对变频电源的频率进行调整，并将试验回路调至谐振，确保调压器处于初始位置。将输出电压逐渐调节到试验电压，并维持60 min，随后快速将试验电压降到零，并将试验电源断开，在接地线挂在高压端。试验过程中，如有击穿、闪络等异常现象，应及时停止试验，并仔细检查电缆是否能继续进行耐压试验。中试控股只有经过检查和处理，确保电缆达到耐压试验，才能保证电缆后期的安全运行。