中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆耐受电压调试仪（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

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

    1.工作原理

    已有不少文献研究讨论串谐式限流器方案，图1给出了几种典型拓扑。

    尽管串谐式限流器的拓扑结构不尽相同，但其工作原理相似。以图l(a)为例，工作原理简介如下：正常运行时，开关K断开，选择合适的L与C，使其发生串联谐振，限流器的等效阻抗接近于零；线路发生短路故障时，开关K导通使c短接，L串入线路限流故障电流(三值决定故障限流水平)。

    串谐式限流器适用范围串谐式限流器在不同电压等级系统中应用时，其所需的电容量从而占用空间体积差别很大。表l给出了串谐式限流器应用在35、110、220、500kV系统中，且要求稳态短路限流值分别为10、20、30kA时，其所需的电容、电感值(忽略系统内感)。

    串谐式限流器具有原理、拓扑结构简单，正常运行模式下功耗接近于零、不影响系统运行、能实现串补功能，故障限流模式下能够实现有效限流、便于与继电保护配合等优点。

    本文对串谐式限流器从正常运行模式向故障限流模式过渡过程中的转移电流等进行了仿真研究，得出以下几点结论，这些结论在实际应用中应引起注意。

    1)串谐式限流器从正常运行模式切换到故障限流模式过程中，其谐振电容C与转换开关K之间会产生高频振荡转移电流，并在C两端引起振荡过电压，且振荡电流幅值与转换开关的闭合时间成振荡增幅关系、振荡电压幅值随着转换开关闭合时间的延迟成阶梯上升关系。

    2)在谐振电容C支路中串入适当的电感厶c可有效降低上述高频振荡的频率和幅值，但会抬高振荡回路中的临界阻尼电阻值，从而延长振荡衰减时间。

    3)可在转换开关K支路中串入适当阻尼电阻(如临界阻尼电阻的1／10)加速振荡衰减过程，但在短路限流期间阻尼电阻将要流过全部短路电流，因此其功耗极大，选择时应充分考虑承载容量。

    4)串谐式限流器应采用高速转换开关，确保线路发生短路时能够以最快的速度短接电容器、进入故障限流模式，否则其电容器及转换开关将工作在极其恶劣的条件下。

    5)在短路限流期间(断路器未跳闸切断故障回路之前)串谐式限流器的转换开关将承受全部系统短路电流与电容高频振荡电流，当其采用功率半导体器件构成时，应充分考虑能够承受这种运行工况。

通常逆变器要求功率可调,以满足不同负载的需求,而串联谐振逆变器的调功方式大体可分为两大类直流侧调功和逆变侧调功。

    直流侧调功

    直流侧调功方式是在逆变器的直流侧进行输出功率调节的方式,即通过对逆变环节输入电压值的调节实现对逆变器输出功率的调节。通常有两类直流侧调功方式相控整流调功和直流斩波调功。

1.相控整流调功

    整流电路采用全控或半控器件进行可控整流,通过调节触发角得到不同的整流输出直流电压供给逆变环节,从而改变逆变器输出功率。相控整流方式很大的不足是由于触发角直接影响到网侧功率因数,因此采用相控整流调功时会使系统网侧功率因数变低,同时也会给电网带来不同程度的谐波危害。另外,还有采用半控器件时系统调节响应快速性差等缺点。

    2.直流斩波调功

    直流斩波调功电路拓扑,即在整流与逆变环节之间加入DC/DC变换器,通过调节DC/D变换器的功率器件导通占空比来改变输出电压,从而调节感应加热电源的输出功率,该模式采用不控整流方式,大大降低了系统对电网的干扰,且提高了网侧功率因素但需在主电路增加一级直流调压和滤波电路,大大增加了电源的体积和成本,且斩波主开关器件工作在硬开关状态,开关损耗大,不易在高频及大容量系统中应用。