中试控股技术研究院鲁工为您讲解：高压电缆高压耐压测试仪

参考型号：ZSBP-135kVA/108kV变频串联谐振试验装置

执行标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

作用：对被测试品做承受过电压预防交流试验和交接交流试验，电源：采用220V及380V两种，操作模式：全自动、半自动、手动

组成部分：变频电源主机、激励变压器、电抗器、电容分压器、补偿电容器、测试附件组成。

关于可以打电缆交流耐压选型：电缆电压等级（kV）、电缆截面（mm²）、电缆长度（米）

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电缆交流耐压试验装置可以做什么? 

适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验，主要针对10KV及以内的电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管、支柱绝缘子、电抗器、母线、隔离开关、输电线路、发电机、电动机、熔断器、电容器、接触器、配电箱、绝缘材质、变电站系统的交流耐压试验。

ZSBP-135kVA/108kV变频串联谐振试验装置技术方案

一、   适用范围

1、35kV/300mm²电缆1km的交流耐压试验，电容量≤0.1945uF，试验频率30~300Hz，试验电压52kV，试验时间60min。

2、35kV主变的交流耐压试验，电容量≤0.015uF，试验频率45~65Hz，试验电压不超过75kV，试验时间1min。

3、10kV/300mm²电缆3km的交流耐压试验，电容量≤1.1265uF，试验频率30~300Hz，试验电压22kV，试验时间5min。

4、35kV开关、互感器的交流耐压试验，试验频率30~300Hz，试验电压不超过100kV，试验时间1min。

5、10kV主变的交流耐压试验，电容量≤0.015uF，试验频率45~65Hz，试验电压不超过50kV，试验时间1min。

二、   工作环境

1.  环境温度：－10℃ –50℃;

2.  相对湿度：≤90%RH;

3.  海拔高度:  ≤3000米；

三、   装置主要技术参数及功能

1.    额定容量：135kVA；

2.    输入电源：单相220或三相380V电压，频率为50Hz；

3.    额定电压：27kV； 54kV；108kV；

4.    额定电流： 5A；2.5A； 1.25A；

5.    工作频率：30~300Hz；

6.    装置输出波形：正弦波

7.    波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%；

8.    工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟；

9.    温    升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K；

10.  品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)；

11.  保护功能： 对被试品具有过流、过压及试品闪络保护(详见变频电源部分)；

12.  测量精度：系统有效值1.5级；

四、   设备遵循标准

GB10229-88	《电抗器》
GB1094	《电力变压器》
GB50150-2016	《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》
DL/T 596-1996	《电力设备预防性试验规程》
GB1094.1-GB1094.6-96	《外壳防护等级》
GB2900	《电工名词术语》
GB/T16927.1~2-1997	《高电压试验技术》

五、试验时间关系表

六、系统配置及其参数

1、激励变压器7.5kVA/1.5/3/6kV/0.4kV   1台

a)额定容量：7.5kVA；

b)输入电压：0-400V，单相；

c)输出电压：1.5/3/6kV

d)结构：干式；

e)重量：约55kg；

2、变频电源7.5kW/220/380V   1台

a)额定输出容量：7.5kW

b)工作电源：220/380±10%V（单/三相），工频

c)输出电压：0–400V，单相，

d)额定输入电流：18.75A

e)额定输出电流：18.75A

f)电压分辨率：0.01kV

g)电压测量精度：1.5%

h)频率调节范围：30 – 300Hz

i)频率调节分辨率：≤0.1Hz

j)频率稳定度：0.1%

k)运行时间：额定容量下连续60min

l)额定容量下连续运行60min元器件最高温度≤65K;

m)噪声水平：≤50dB

n)可实现以下功能

1）变频电源的放置为纵向和横向，特别适合现场操作及观察；

2）内外部具备特殊减震橡胶支撑脚和保护铝箱，可有效减缓运输中的颠簸震动和吊装时的冲击。保证了变频电源的长期稳定性和可靠性；

3）参数显示：触摸或外接鼠标大屏幕液晶界面显示系统

可显示谐振电压(即试验前设置的目标电压)、试验频率、测量频率、低压电压、低压电流、耐压时间、过压保护、过流保护、闪络保护、阶段升压及阶段计时、操作模式切换、电容，电感，频率互换计算、参数查询等, 还可显示频率曲线、电压曲线等可直观地判断当次试验谐振频率准确及稳定性；

4）参数设置：大屏幕触摸液晶彩屏和外接鼠标直接完成各种参数的设置，可对起始频率、终止频率、起始电压、阶段升压和计时、测量分压器变比、激励变变比、过压保护、过流保护、闪络保护、试验模式、电容电感频率互换计算、参数设置提示以及帮助等参数进行设置或选择；

5）试验模式：触摸屏和外接鼠标操作，有全自动、半自动、手动三种运行状态。具备升压、调谐（含手动、自动）、分段加压和计时、运行状态、模式切换、故障提示、电容电感频率互换计算功能等；

6）保护功能及其信息提示：具备高压过压保护、低压过流、过流保护，以及失谐保护、零位、闪络保护、紧急停机、欠压保护等多重保护功能；

7）数据存储功能：试验结果保存（手动保存）、打印、上传、回查等

① 试验结果：手动或自动试验完毕后，在试验结果界面中可显示出试验时的详细参数，当试验发生中断时，可提示中断状态。可将参数保存在存储器中，该存储器为非易失存储器，可保存50次试验记录；

② 数据查询：可将已保存的试验结果数据显示到屏幕上，同时具有USB接口，可将数据输出打印或利用设备所携带打印机打印；（打印机属客户自选，若客户有此需求，须在合同中予以特别写明）

8）自动稳压功能：系统根据设定的试验电压或手动升压结果，自动跟踪并维持稳定的试验电压，电压稳定度可达1.0%；

9）调频范围及频率分辨率均可设定：调频范围可设为30～300Hz、45～100Hz、200-300Hz、按需设置，可加快调谐过程；频率分辨率根据需要，可预设为0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz、或1.0Hz，在调谐效率与调谐精准度之间取得优化平衡；

10）频率调节分为粗调和细调，并可自动寻找试验谐振点，保证谐振频率在整个试验过程中不发生漂移；

P）重量：约12kg；

3、高压电抗器33.75kVA/27kV      4节

a)额定容量：33.75kVA;

b)额定电压：27kV；

c)额定电流：1.25A；

d)电 感 量：100H/单节；

e)品质因素：Q≥30 (f=45Hz)；

f)结 构：干式；

g)重量：约40kg；

4、电容分压器110kV/1000pF     1套

a)额定电压：110kV；

b)高压电容量：1000pF；

c)介质损耗：tgσ≤0.5%；

d)分 压 比：1500：1

e)测量精度：有效值1.5级;

f)重量：约15kg；

ZSBP-135kVA/108kV变频串联谐振试验装置它是一套组合设备，为了耐压试验能顺利准确地进行，针对不同被试品，串联谐振装置的组件是不同的。所以，请务必准确选型，技术部为您量身制定选型方案。

概述

目前在国际和国内已有越来越多的XLPE交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原来的充油油纸绝缘的电力电缆。但在交联电缆投运前的试验手段上由于被试容量大和试验设备的原因，仍沿袭使用直流耐压的试验方法。近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对XLPE 交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。有的研究机构观点认为XLPE 结构具有承储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿。国内一些研究机构认为，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同。直流试验也不能真实模拟运行状态下电缆承受的过电压，并有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺的缺陷。因此，使用非直流的方法对交联电缆进行耐压试验就越来越受到人们的重视。同时，各种大型变压器的交流耐压试验，火力及水力发电机的交流耐压试验也定期进行。这些设备的试验要求的试验设备容量大，，通常情况下采用谐振的方法进行试验，但必须是在工频条件下或等效工频条件下进行。等效工频条件一般采用45—65HZ的频率范围，但是很多试验单位要求30-300HZ试验电源对这类设备进行交流耐压试验。

我公司系列串联谐振装置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交联橡塑电力电缆，66kV、110kV、220kV的组合电器（GIS）的变频交流耐压试验，水力和火力发电机或电力变压器等的工频交流耐压试验。其基本原理是采用可调节（30-300HZ）串联谐振试验设备与被试品电容谐振产生交流试验电压。由于电缆的电容量较大，采用传统的工频试验变压器很笨重、庞大、大电流的工作电源现场不易取得，因此一般都采用串联谐振交流耐压试验设备。其输入电源的容量显著降低，重量减轻，便于使用和运输。初期都采用调感式串联谐振设备（50HZ），但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因此现在大多采用变频谐振，可以得到更高的品质因数（Q值），并具有自动调谐、多重保护、以及降低噪音、灵活的组合方式、单件重量轻等优点。

2、串联谐振在电力系统应用中的优点：

1.1、所需电源容量大大降低。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品的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，试验所需要的电源功率只有试验容量的1/Q。

1.2、设备的重量和体积大大的减少。串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和大功率试验变压器，而且，谐振激磁电源只需要试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/5-1/30.

1.3、改善输出电压的波形。谐振电源是谐振式滤波电容，能改善输出电压的波形畸变，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

1.4、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。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流，击穿电流相差数百倍。所以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。

1.5、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。

3、该装置主要针35kV及以下电缆等所有电气主设备的交流耐压试验设计制造。电抗器采用多只分开设计，既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求，又能满足象6kV电缆这样的低电压的交流耐压试验要求，具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。

该装置主要由变频电源、激励变压器、电抗器、电容分压器组成。

我公司调频谐振装置主要功能及其技术特点：

1.1、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。

1.2、整个装置单件重量很轻，最大不超过60kg，便于现场使用。

1.3、装置具有多种工作模式，方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。

工作模式为：全自动模式、半自动模式、手动模式、

1.4、能存储，存入的数据编号是数字，方便的帮助用户识别和查找。

1.5、装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，同时液晶大屏幕显示测频和试验频率一致，方便使用者直观了解是否找到谐振点。

1.6、采用了ARM平台技术，可以方便的根据用户需要增减功能和升级，也使得人机交换界面更为人性化。

1.7、技术特点归纳：先进的数字、功率技术；功率器件全部采用的德国英飞凌，日本富士的IGBT智能模块，芯片全部采用英特尔的原装器件等

1、同电压等级、同容量的电抗器其体积较小、重量较轻；在额定负载时温升小；采用干式环氧浇注，机械强度 高，电气绝缘性能好，美观可靠。

 

2、变频控制源容量裕度大；保护功能强；输出波形好；稳定性好；具备多种工作模式，操作方便；采用220V或380V单相电源，方便现场取电。

 

3、配置灵活。可选配不同类型电抗器，满足不同试品要求，实现一机多用，性价比高。

 

广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验。

 

交流耐压谐振装置应用：

 

1、6kV-500kV高压交联电缆的交流耐压试验

 

2、发电机的交流耐压试验

 

3、GIS和SF6开关的交流耐压试验

 

4、6kV-500kV变压器的工频耐压试验

 

5、其它电力高压设备如母线，套管，互感器的交流耐压试验。

 

在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC=XL，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。

 

串联谐振分为调频式和调感式。一般是由变频电源、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式；分压器并联在被试品上，用于测量被试品上的谐振电压，并作过压保护信号。

 

串联谐振品质因数中的品质因数是电学和磁学的量。表示一个储能器件（如电感线圈、电容等）、谐振电路中所储能量同每周期损耗能量之比的一种质量指标；串联谐振回路中电抗元件的Q值等于它的电抗与其等效串联电阻的比值；元件的Q值愈大，用该元件组成的电路或网络的选择性愈佳。

 

对于无辐射系统,如Z=R+jX,则Q =|X|/R。SI单位:1(一)。Q=无功功率/有功功率，串联谐振回路的品质因数为串联谐振回路的特性阻抗与回路电阻之比。在串联电路中，电路的品质因数Q有两种测量方法，一是根据公式 Q=UL/U0=Uc/U0测定，Uc与UL分别为谐振时电容器C与电感线圈L上的电压；另一种方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f=f2-f1，再根据Q=f0/(f2-f1)求出Q值。式中f0为谐振频率，f2与f1是失谐时，亦即输出电压的幅度下降到最大值的1/√2（=0.707)倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好。在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数，与信号源无关。

 

 

图1是一串联谐振电路，它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。此电路的复数阻抗Z为三个 元件的复数阻抗之和。Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC)

 

上式电阻R是复数的实部，感抗与容抗之差是复数的虚部，虚部我们称之为电抗用X表示, ω是外加信号的角频率。当X=0时，电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了，即式⑴中的虚部为零，于是电路中的阻抗最小。因此电流最大，电路此时是一个纯电阻性负载电路，电路中的电压与电流同相。电路在谐振时容抗等于感抗，所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等，电容上的电压有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU 品质因数Q=1/ωCR，这里I是电路的总电流。

 

在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC=XL，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振。当