中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆耐压检测仪（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

使用的环境以及电压的要求不同，对选择的高压试验操作台要求不同，那么价格也不同，联系供应商于之商谈也是很重要的。

对于电力系统的安全运行，串联谐振试验运用于电缆，电容器、发电机等具有大电容的电力设备的交流试验，采用高压谐振技术对大容量电气设备进行工频耐压试验已成电力市场主流。怎么判断和选择高压变频串联谐振交流耐压装置也是电力人都在思考的问题。

串联谐振交频耐压谐振试验装置是利用高压回路中电抗与容型试品发生串联谐振产生高压，检测测试品的绝缘程度。实验过程可采用手动与自动方式实现，所产生的高压可根据测试品的电压等级进行调整，范围广，可靠性高，稳定性好。谐振频率范围可达30~300Hz，接近于工频耐压试验。一、变频串联谐振有什么用处分析

在电阻、电感及电容所组成的串联电路中，当容抗与感抗相等时，电路中的电压与电流相位相同，电路呈现纯电阻性，此即为串联谐振。当电路发生串联谐振时，电路的阻抗Z=R，此时回路总阻抗值最小，回路电流最大值。图1（a）所示为电感和电容元件串联组成的一端口网络，其等效阻抗，当发生谐振时，其端口电压与电流同相位，即，由此可推得谐振角频率和谐振频率分别为，。定义谐振时的感抗或容抗 为特性阻抗ρ，则特性阻抗ρ与电阻R的比值即为品质因数Q。

电路谐振时阻抗值最小，当端口电压一定时，电路电流将达到最大值，如图1（b）所示，且该值的大小仅与电阻的阻值有关而与电感和电容无关。谐振时电感电压与电容电压数值相等、相位相反，为总电压的Q倍[4]，即。RLC串联电路的电流是电源频率的函数，即在电路的电感L、电容C和电源电压US不变的情况下，不同的R值得到不同的Q值，图2（a）所示为不同Q值时的电流幅频特性曲线。

为了研究电路参数对谐振特性的影响，通常采用通用谐振曲线，图2（b）所示为串联谐振电路的通用谐振曲线。通用谐振曲线的形状只与Q值有关，且曲线形状越尖锐，电路的选频性能越好。幅值大于峰值的0.707倍所对应的频率范围为通带宽，理论推导可得，由该式可知通带宽与品质因数成反比。

变频串联谐振应用分析

变频串联谐振其谐振频率，其中L为电抗器的电感值，如有几个电抗器串并联使用应考虑互感的影响；C为被试品及分压电容器的和，现场可以用电桥或介损仪进行实际测量获得。高压电流I=2πfCU，由被试品的电气参数和出厂耐压试验值，可确定现场的耐压试验电压U；有功功率P=1.2（P0+PK），其中P0为励磁变空载损耗，PK为电抗器额定有功损耗。

变频串联谐振试验过程中，励磁变的容量应大于有功功率P，并在励磁变最低输出电压满足试验要求的前提下尽量降低励磁变的变比，从而相应减小励磁变原边的输入电流。试验电源容量S=P+P1，其中P1为变频电源本身的损耗，由电源端输入电压为380V可得电源电流I1=。试验中电抗器的额定电压和电流也应大于试验电压和高压电流，当电抗器采取串并联以满足试验要求时，必须计算每个电抗器上所承受的电压和电流不超限值。

在现场试验中，通常采用16mm2以上的裸铜线接地，裸铜线其寄生电感在μH数量级，约0.1-1μH/m，直流电阻约0.1mΩ，如果接地线有弯曲环绕现象，电感量可增加到10-1000μH/m。试品绝缘通常在交流电压的正峰值或负峰值被击穿，试品被击穿瞬间试品上的电压最高，击穿后试品上的电压跌落到零的时间一般在0.1-10μs之间，具体情况与击穿点的实际情况有关。从放电能量上看，即使放电时，试品的最小电容量只有0.002μF，实际试验时试品电容量远大于该值。如以放电时频率为100kHz、地线寄生电感为1μH、放电电流为1000A计算，地线的寄生感抗XL==0.628Ω，地线可能产生的过电压Ud=If XL=1000×0.628=628V。如果地线连接不规范，寄生电感就会增大很多，产生的过电压可能更大，可危及变频电源及人身安全。所以高压试验系统必须一点可靠接地，分压器的接地点与大地的连接线应尽量短，接地线应粗、直、短，从而保证试验安全。