中试控股技术研究院鲁工为您讲解：10公里以上电力电缆交流耐压试验装置

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

ZSBP-108KVA/108KV变频串联谐振耐压试验装置
一、介绍
执行标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018《电力设备专用测试仪高压谐振试验装置》
作用：对被测试品做承受过电压预防交流试验和交接交流试验
可以完成交流被测试品：电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、隔离开关、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管、支柱绝缘子、电抗器、母线、隔离开关、输电线路、发电机、电动机、熔断器、电容器、接触器、配电箱、绝缘材质、变电站系统等各种被试品的预防交流试验和交接交流耐压试验
电源：采用220V及380V两种
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
二、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
国内一些研究机构认为，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。

其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同。直流试验也不能真实模拟运行状态下电缆承受的过电压，并有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺的缺陷。因此，使用非直流的方法对交联电缆进行耐压试验就越来越受到人们的重视。

同时，各种大型变压器的交流耐压试验，火力及水力发电机的交流耐压试验也定期进行。这些设备的试验要求的试验设备容量大，，通常情况下采用谐振的方法进行试验，但必须是在工频条件下或等效工频条件下进行。

等效工频条件一般采用45—65HZ的频率范围，但是很多试验单位要求30-300HZ试验电源对这类设备进行交流耐压试验。

另外还有一种低频设备，0.1HZ的超低频设备耐压仪，他有一个弊端就是电压很难做到很高，在行业里推广使用一直没有得到用户的大面积认可。串联谐振装置的应用很快就得到市场的认可，他是真实模拟运行状态施加电压，能够很快的发现被试设备本身状态情况。

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试验方法的选择

交流耐压试验通常有三种方法 ：（1）利用工频高压 试验变压器进行试验；（2）采用电抗器并联补偿进行试 验；（3）采用串联谐振装置进行试验 。对于大型 GIS设备，由于前两种试验方法需要使用试验变压器进行，其容量相当大（50－500 kVA），加之需同等容量的调压设备，整套设备将相当笨重，不便搬运，不利于现场试验。所以大容量 、高电压的GIS耐压试验通常采用变频电压谐振的方法，通过调节变频电源输出频率使回路中发生电压谐振，再调节变频电源输出电压使试验电压达到试验值。试验频率可在一定范围内调节，品质因数高，无“试验死区”，而且试验设备保护功能完善，可以有效地保护试品。

2串联变频谐振试验

2.1原理     

串联谐振装置的工作原理图

串联谐振装置的工作原理图如图 1、图2。

串联谐振工作原理计算公式

则 UC=qU ，即被试品上获得的电压为励磁电压的q倍。也就是说，利用额定电压较低的试验变压器，可以得到较高的输出电压。

由于输入功率P=UIcosφ ，谐振时，负荷为纯电阻性的，即cos φ＝l，故P=UI，而加在被试品上的容量PS是施加的电压 UC 和电流I的乘积，即P5=UJ=qUI=qP。由此可见，被试品上得到的容量为试验电惊容量的q倍。也就是说，用小容量的试验变压器可以对大容量的试品进行交流耐压试验。变频串联谐振装置使用大功率变频电源柜调节电源频率，使回路达到谐振，所用电抗器的电感量是不变的。试验电源频率随被试品电容量不同而改变，但应在 50－300 Hz 之间。

2.2  优点

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1/10。发生闪络击穿时，因失去谐振条件，除短路电流立即下降外，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惊，所以适用于高电压、大容量的电力设备的绝缘耐压试验。如：GIS 变电所、高压交联电力电缆、发电机、大型变压器、隔离开关、互感器等。

2.3  试验要求

（1）GIS 试品应完全安装好，充气到额定密度，并进行密封性试验和气体湿度测量合格。

（2）已完成主回路电阻测量、各元件试验以及SF6 气体微水含量和检漏试验。

（3）所有电流互感器二次绕组接地 ，电压互感器二次绕组开路并接地 。

（4）GIS 主回路的每一部分及 GIS 的每一新安装部位都应进行耐压试验 。

2.4   试验电压的加压方法

若试验设备容量较小，试验时分相进行，其它非试相与外壳连接接地。从每相进出线套管进行加压，如果 试验设备容量允许，也可三相同时加压。试验中应使GIS 每个部件都至少施加一次试验电压。同时，要尽量减少固体绝缘的重复试验次数 ，以避免在同一部位多次承受电压而导致绝缘老化，所以在制定试验方案时，试验电压尽可能从不同部位施加。

2.5  交流耐压试验程序

（1）老练试验

GIS现场交流耐压试验的第一阶段是“老练净化”，其目的是清除GIS内部可能存在的导电微粒或非导电微粒。“老练净化”可使导电微粒移动到低电场区或微粒陷阱中和烧蚀电极表面的毛刺中，使其起不到危害绝缘作用。“老练净化”电压值低于额定电压值，时间可取数分钟。

（2）耐压试验

在“老练净化”过程结束后进行，一般为出厂试验耐压值的80%，时间为1min 。

3  在瀑布沟电站的应用

该电站5OOkVGIS室由6条进线和6条出线组成，含有18组线路开关及刀闸和两组母联开关、刀闸以及两回主母线。GIS 室与主变用500kV电缆连接，单回500kV电缆长度为686m。为考察 GIS和电缆一次元件是否存在绝缘缺陷，绝缘水平是否符合有关标准的规 定和厂家技术条件的要求，我们采用串联谐振装置进行试验 。

3.1 试验设备

30-300 Hz调频l000kV/48 A，测量范围0－ l000kV，不确定度（或准确度）1kV(0.5级）。高压兆欧表测量范围0－ 500TΩ；不确定度（或准确度）0.5级。

3.2   试验参数计算

（1） GIS 耐压试验

GIS 电容量Cl为 47000 PF，测量用电容分压器选取4只3000 PF, 4只标准串联组成分压器,则分压器电容量C2=3000 PF&pide;4=750 PF,分压器耐压值为 1000kV,总电容量C为GIS对地电容量与分压器电容量的总和，即

C = Cl + C2 = 47000PF + 750PF=47750 PF

选用200H/12A ,额定电压值为1000kV的串联电抗器。