中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆预防性测试仪（电科院）

ZSBP-108KVA/108KV变频串联谐振耐压试验装置

全自动模式、半自动模式、手动模式

实时显示试验状态，用户可根据试验状态进行相应操作。

参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频串联谐振耐压试验装置：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

串联谐振试验中控制逆变器的方法有调幅控制和脉冲调频控制两种。脉冲频率调制方法实现起来比较简单，可以在下面两种情况下使用。 
1 )如果负载对工作频率范围没有严格限制,这时频率必须跟踪,但相位差可以存在而不处于谐振工作状态。 
2 )如果负载的Q值较高,或者功率调节范围不是很大,则较小的频率偏差就可以达到调功的要求。 
脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化,导致集肤深度也随之而改变,在某些应用场合如表面淬火等，集肤深度的变化对热处理效果会产生较大的影响,这在要求严格的应用场合中是不允许的。 
变频串联谐振试验装置是用于鉴定电气设备绝缘强度，它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是用来保证设备绝缘水平,避免发生绝缘事故的重要手段。因为变频串联谐振试验装置能充分反映电气设备在交流电压下运行的实际情况，能真实有效的发现绝缘缺陷。 

参数
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。
1、输入:电压220V或者380V ±10%
2、频率：45/65Hz
3、输出电压：0-250V
4、输出波形：正弦波
5、频率调节范围：30-300Hz
6、频率分辨率：0.01Hz
7、频率稳定度：0.1%
8、频率步进值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
9、电压分辨率：0.1kV
10、电压测量精度：1.5%
11、电压步进值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
12、运行连续工作时间：60分钟

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。
该装置主要针110kV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：
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。
整个装置单件重量很轻，最大不超过60kg，便于现场使用。
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、
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。
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。
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。
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，芯片采用英特尔的原装器件等

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。

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

1、试验时,试验相接高压源,高压引线需采用专用无晕引线,非试验相连同GIS外壳接地；

2、试验必须保证各气室SF6气体在额定压力下,并且充气压4小时后气体含量在合格范围内,GIS处于可运行状态,确认无误后方能试验；

3、试验加压前,确保GIS内的电压互感器拆除,电压互感器可以一起加压,但试验谐振频率必须大于100Hz、CT二次短路,避雷器连接处应断开；

4、试验电压在输出套管加入,套管芯子接高压源,套管金属法兰接系统专用地线；

5、试验时,试验系统各部件之间、试验系统与GIS壳体之间必须采用专用接地线,切不可利用现场接地排代替试验系统与GIS外壳之间的地线连接；

6、注意试验系统与现场电网之间采用一点连接,接地点必须位于分压器与试品之间的连线上。为了保证电缆安全可靠运行，有关的标准对电缆的各种试验做了明确的规定。主要试验项目包括：测量绝缘电阻、直流耐压和泄漏电流、交流耐压试验。其中测量绝缘电阻主要是检验电缆绝缘是否老化、受潮以及耐压试验中暴露的绝缘缺陷。直流耐压和泄漏电流试验是同步进行的，其目的是发现绝缘中的缺陷。但是近年来国内外的试验和运行经验证明：直流耐压试验不能有效地发现交联电缆中的绝缘缺陷，甚至造成电缆的绝缘隐患。所以现在的国标要求电力电缆要做交流耐压试验。

电力电缆串联谐振试验解决方案

电力电缆在投运前按《GB 50150-2016电气装置安装工程电气设备交接试验标准》进行试验。在试验前要充分的了解电力电缆的型号、长度和等级，这样才能初步估算电力电缆耐压的频率(注：L—电感，H;C—电力电缆电容量(见表2)和分压器电容量)和电流 I=2π f0 Cx U0 × 10 -6A(注：I—被试品电容电流，A ;f0—电源频率， Hz;Cx—被试品电容量，μF;U0—试验电压有效值即试验电压，V)。才能确定需要多少节电抗及是否需要带补偿电容。因为我们电力电缆耐压整套设备有10节电抗(每节电抗额定电压27kV)，1节补偿电容，估算出来后，也方便我们更高效的完成工作任务。

一般耐压谐振的在回路频率时，回路产生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为系统品质因素，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。先通过调节变频电源的输出频率使回路发生谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。

一般我们进行电力电缆交流耐压，开始是采取串联谐振的方式进行试验。串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品的电容实现串联谐振。试验工作过程是：根据前面粗略估算出的电流，当电流大于电抗额定电流时，我们就需要采用并联电抗，防止电抗器过负荷，长时间耐压损坏电抗器。当电流小于电抗额定电压是，就不需要并联电抗器。根据前面粗略估算的频率，看是否需要补偿电容。我们的变频操作箱是有自动或手动寻找频率，根据谐振时被试电缆上的电压找到谐振点，然后观察频率是否与我们估算的是否一致再确定是否需要补偿电容。确定好之后就可以开始试验，试验电压及时间。试验结束之后要对电缆充分的放电。串联谐振试验方法具有所需的电源容量小, 变压器电压等级需求低等优点,降低了现场进行特高压容性设备耐压试验对试验设备的要求,是现场试验过程中普遍采用的对电缆,开关,CT 等容性设备进行交流耐压的试验方法。现场一般采用变频的方式进行串联谐振试验,由于在改变电源频率时高压端电压会发生较大的不可控的变化,为了试验的安全 ,在试验时先在低压下将试验频率调节到谐振频率,然后再按照相关要求升高试验电压。随着串联谐振的广泛应用 ,生产串联谐振试验装置的厂家越来越多,试验装置的频率调节能力越来越强,现有的串联谐振装置在试验时基本能调节到完全谐振的状态。在串联谐振交流耐压试验时,往往采用电容分压器直接在高压端测量试验电压值,这种方法对测量设备的电压等级要求比较高 ,在需要精确测量时采用;此外, 有时候还会采用在最低一节电抗器高压端与地之间并联电容分压器的方法,以所测得的电压乘以串联电抗器的节数得到试验电压 ,本文把这种方法称为测量中间电压法 ,在现场试验中,电抗器及高压电晕损耗、试验仪器频率调节能力、电容分压器电容、试验变压器出口电抗以及试验回路杂散电容等因素会导致采用这种方法测量的电压与实际的试验电压之间出现偏差。

 迄今,国内外在现场串联谐振试验的试验设备参数配合等方面开展一系列的研究,对于现场采用的这几种测量方法的测量误差,一直未有相关的研究公布。本文主要结合现场试验的经验,以三节电抗器串联为例,分析了测量中间电压法的误差情况,以确定现场采用这种测量方法的可靠性 ,为现场试验提供参考。