中试控股技术研究院鲁工为您讲解：旧电缆耐压检测仪（计量院）

ZSBP-540kVA/270kV变频谐振试验装置

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参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频谐振试验装置：变频串联谐振耐压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。
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，在小重量下确保仪器稳定和安全。

变频串联谐振耐压试验装置组成部分：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。元器件（纯进口）：功率器件：德国英飞凌，模块：日本富士IGBT，芯片：英特尔等

技术参数及功能描述
1、技术参数
? 输入电源:
电压： 380/220V±10%
频率： 45/65Hz
? 输出电压：0-500V；
? 输出波形：正弦波
? 频率调节范围：30-300Hz
? 频率分辨率：0.01Hz
? 频率稳定度：0.1%
? 频率步进值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
? 电压分辨率：0.1kV
? 电压测量精度：1.5%
? 电压步进值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
? 运行连续工作时间：60分钟
额定电压：270kV
被试品的：
22kV---满足10kV电缆交流耐压试验；
35kV---满足10kV变压器交流耐压试验；
42kV---满足10kV开关等交流耐压试验；
52kV---满足35kV电缆交流耐压试验；
72kV---满足35kV变压器交流耐压试验；
95kV---满足35kV开关交流耐压试验；
160kV---满足110kV变压器交流耐压试验；
184kV---满足110kV开关交流耐压试验；
2．输出电压波形畸变率：<1.0％
3.允许连续工作时间：额定条件下一次性工作60分钟，
4．装置自身品质因数：Q>50
5．火力发电机试验时满负荷下品质因数：Q>10（与负载相关）
6.  水力发电机试验时满负荷下品质因数：Q>10（与负载相关）
7．电缆试验时满负荷下品质因数：Q>30（与负载相关）
8．主变压器试验满负荷时品质因数：Q>30（与负载相关）
9. GIS，开关等试验满负荷时品质因数：Q>50（与负载相关）
10．输入电源： 380/220V
11．频率调节范围：30Hz～300Hz
12．系统测量精度：1.5％
13．装置具有过压、过流、零位启动等保护功能

设备遵循标准     
《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》   GB50150-2006
《水轮发电机组安装技术规范》               GB/T8564――2003
《高压谐振试验装置》                       DL/T 849.6—2004  
《电抗器》                                 GB10229.88
《电力设备预防性试验规程》                  DL/T596-1996
《耦合电容器和电容分压器》                  IEC358(1990)

为了防止电击，接地导体必须与地面相连。在与本产品输入或输出终端连接前，应确保本产品已正确接地。
注意所有终端的额定值：为了防止火灾或电击危险，请注意本产品的所有额定值和标记。在对本产品进行连接之前，请阅读本产品使用说明书，以便进一步了解有关额定值的信息。
在有可疑的故障时，请勿操作：如怀疑本产品有损坏，请本公司维修人员进行检查，切勿继续操作。
请勿在潮湿环境下操作
请勿在易爆环境中操作
保持产品表面清洁和干燥

 交流耐压试验电源主要有以下三种方式产生:

 (1) 变压器式：中试控股带补偿电抗器的传统试验变压器，工频。

 (2) 调感式：可调电感式谐振系统，工频。

 (3) 调频式：固定电抗器谐振系统，通过变频器将一可调频电压加到试品上，改变频率以达到谐振。

 谐振耐压试验方法是通过改变试验系统的电感量和试验频率，使回路处于谐振状态，这样试验回路中试品上的大部分容性电流与电抗器上的感性电流相抵消，电源供给的能量仅为回路中消耗的用功功率，为试品容量的1/Q(Q为系统的谐振倍数);因此试验电源的容量在降低，重量大大减轻。谐振耐压试验系统按调节方式分为调感式和调频式两种。

 可调电感型谐振试验系统可以满足耐压要求，但由于重量大，可移动性差，主要用于试验室。变频串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容实现谐振，在被试品上获得高电压，是当前高电压试验的一种新的方法与潮流，在国内外已经得到广泛的应用。

 变频串联谐振是谐振式电流滤波电路，能改善电源波形畸变，获得较好的正弦电压波形，有效防止谐波峰值对被试品的误击穿。变频串联谐振工作在谐振状态，当被试品的绝缘点被击穿时，电流立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的数十分之一。发生闪络击穿时，因失去谐振条件，除短路电流立即下降外，中试控股高电压也立即消失，电弧即可熄灭。其恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压断开电源，所以适用于高电压、大容量的电力设备的绝缘耐压试验。

二、国内技术发展现状

 目前国内串联谐振变频电源主要采用以下三种技术方案：

 1.PWM控制技术

 在调频调压控制技术发展早期多使用PAM方法，因此，变频电源逆变器输出交流电压波形仅仅能是方波，改变方波有效值，仅仅能通过改变方波幅值，即中间直流电压幅值来完成。随着全控型开关元件IGBT、IGCT、MOSFET等出现，才逐渐发展为PWM方法。由于调节PWM波占空比就能调节电压幅值，所对逆变环节可同时完成调压与调频任务，整流器无需控制，设备构造更简单，控制更方便。基于该技术可以在谐振电容(试品)上获得THD<1%的正弦波。方波变频电源主电路如下所示。

 2.基于高速IC和直接数字频率合成(DDS)技术

 采用该方案频率分辨率可达到0.01Hz，频率稳定度高，很容易对信号实现全数字式调制。其控制框图和实现原理如下图所示。

由DSP处理器控制正弦波芯片产生频率在30Hz~300Hz连续可调(幅值也可调)的标准正弦波信号，中试控股经过第一级功率放大后再经过上千只大功率三极管组成的桥式放大电路放大，正弦信号最终达到所需要的设计功率，输出电压连续可调。此时正弦波信号经励磁变压器升压供给谐振电路获取需要的高压。

该方案输出的正弦波失真度较小，输出电压中高频信号引起的局部放电干扰小，但由于大功率三极管的温度特性较差，在较大功率输出时，温升较快，三极管的放大倍数增加，会导致输出电压漂移，并且电路复杂、不易维护。

3.基于SPWM的控制技术

采用SPWM技术的新型调频式谐振试验电源由大功率开关器件IGBT组成的电路来代替传统的模拟信号源及其功率放大电路直接产生大功率标准正弦波。系统结构图如下图所示，主要由三相PWM整流电路(或不控整流电路)、H桥逆变电路、输出滤波器、检测单元、DSP控制器及人机接口(键盘、液晶)组成。T为中间励磁升压变压器，RL为试验回路谐振电感的等效内阻，C为试验回路等效电容，包括被试品电容及试验回路谐振电容。整个试验电源输出电压的调节通过控制三相PWM整流电路输出侧电容电压大小来实现;当C3上电压稳定在设定值以后,系统开始频率调节,通过控制逆变电路开关器件IGBT的通断频率来实现，输出滤波器滤除系统输出信号的毛刺从而得到符合要求的正弦波形。

该方案输出波形较传统模拟方式稍差，输出在低电压下谐波含量较传统方式大，但电路较为简单，容易维护，但控制较为复杂。