中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆耐受电压测试装置（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

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
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。

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。

串联谐振在电力系统应用中的优点：
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。
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.
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。
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。

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

逆变侧调功

 

    逆变侧调功即在逆变器侧通过对逆变桥功率器件开通关断的控制改变逆变器输出电压的有效值从而实现对逆变器输出功率的调节。常见的逆变调功方法主要有脉冲频率调制法、脉冲密度调制法、PWM调制法,下面分别进行介绍。采用逆变侧调功方案,就可以在直流侧采用不控整流,从而大大提高系统整体网侧功率因数,同时逆变侧功率调节的响应速度比采用直流侧调节要快。

    1.频率调制

    串联谐振电路的阻抗频率特性。如果让负载工作在感性状态下,那么负载阻抗将随频率的提高而提高,从而减小输出功率。频率调制的方式简单易行,而且容易实现软开关。但是调节范围有限,如果要求输出功率接近零,就要求开关频率达到无穷大,这显然是不可能的,所以只有在值较高的时候才比较有优势

    2.脉冲密度调制

    就是通过控制脉冲密度,从而控制输出平均功率,来达到控制功率的目的。也就是通过控制加热时间来控制功率。这种控制方法较容易实现,在传统的电阻加热的设备中比较常用。但是由于是间断加热,所以加热效果不好,使加热对象加热不均匀,这种方法较少用。

    3.脉冲宽度调制

    该方法通常采用不控整流桥和滤波电路为逆变桥提供稳定的直流输入电压,应用负载频率跟踪技术,使电流过零信号与基准桥臂驱动信号同步,通过调节逆变桥基准桥臂与移相桥臂的驱动信号之间的移相角,尽而改变输出电压脉宽,使得负载输出的正负交替电压之间插入一个零电压区,从而调节输出电压的有效值,实现功率调节。在这种控制方案下电路中的功率开关器件易实现ZVS或ZCS软开关,减少了开关损耗和电磁干扰,同时调功范围宽、速度快、功率因数高、负载适应性好,克服了整流调功和PFM调功的缺点,是目前一种较好的控制方案。而根据输出电压基波和输出电流的相位关系有三种移相调功方式：

    （1）容性移相PWM调功方式输出电压基波相位滞后输出电流

    （2）谐振移相PWM调功方式输出电压基波与输出电流同相位

    （3）感性移相PWM调功方式输出电压基波相位超前输出电流。

变频串联谐振装置常见故障及解决方法

1．主机找不到谐振点。

原因：系统谐振点在主机的输出频率范围之外；系统接线错误；

系统未可靠接地；高压采样反馈信号开路或连接不可靠；试品有故障。

排除方法：

1）检查接地装置可靠，接地连接线是否有断开点；

2）检查励磁变压器的高低压线圈的通断；

3）检查每一只电抗器的通断；

4）检查分压器的信号线的通断；

5）检查分压器的高低压电容臂的通断；

6）装置自身升压时没有谐振点，还需要检查补偿电容器的通断；

2．主机复位。

原因：主机供电电源波动；外界强磁场干扰；主机未可靠接地；

3．Q值偏低，即电压升不上去，或升不高。

现象：

1）调谐曲线是一条曲线，有较低的尖峰；

2）试验时一次电压较高，高压却较低，甚至在没有升到试验电压时，一次电压已经到达额定电压，回路自动降压；

原因：

1）电抗器与试品电容量不匹配，没有准确找到谐振点；

2）试品损耗较高，系统Q值太低；

3）励磁变压器高压输出电压较低；

4）高压连接线过长或没有采用高压放晕线

排除方法：

1）将补偿电容器并接入试验回路，加大回路电容量；

2）尽可能将多只电抗器串联，提高回路电感量；

3）提高励磁变压器的输出电压；

4）干燥处理被试品，提高被试品的绝缘强度，减少回路的有功损耗；

5）一般在设备较高电压输出时，采用高压放晕线，或将普通高压输出线改为较短的连线，一般不超过5米。

4．电源跳闸。

原因：谐振系统回路短路

注意事项

1、谐振电源产品大多都是高压试验设备，要求由高压试验专业人员使用，使用前应仔细阅读使用说明书，并经反复操作训练。

2、操作人员应不少于2人。使用时应严格遵守本单位有关高压试验的安全作业规程。

3、为了保证试验的安全正确，除必须熟悉本产品说明书外，还必须严格按国家有关标准和规程进行试验操作。

4、各联接线不能接错，特别是接地线不能接错。否则可导致试验装置损坏。

5、本装置使用时，输出的是高电压或超高电压，必须可靠接地，注意操作安全距离。

   串联谐振耐压试验装置设备由变频电源、励磁变压器、高压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；调频功率输出经激励变压器耦合给串联谐振回路，提供串联谐振的激励功率。