中试控股技术研究院鲁工为您讲解：6kV电缆耐压试验装置

ZSBP-22kVA/22kV 变频串联谐振耐压试验装置

10kV/25mm2电缆1km交流耐压试验，电容量≤0.1576uF，试验频率30-300Hz，试验电压22kV，试验时间5min。
10kV/120mm2电缆0.6km交流耐压试验，电容量≤0.1562uF，试验频率30-300Hz，试验电压22kV，试验时间5min。
10kV/300mm2电缆0.5km交流耐压试验，电容量≤0.1877uF，试验频率30-300Hz，试验电压22kV，试验时间5min。
10kV/630mm2电缆0.2km交流耐压试验，电容量≤0.102uF，试验频率30-300Hz，试验电压22kV，试验时间5min。

参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频串联谐振试验装置：ZSBP系列变频串联谐振耐压试验装置，中试控股采用调节电源频率的方式，使得电抗器与被试电容器实现谐振，从而在被试品上获得高电压大电流，因其所需电源功率小、设备重量轻体积小在国内外得到了广泛应用，是当前高电压试验的新方法和潮流。

交流耐压试验是电力设备绝缘强度有效和直接的方法，是电力预防性试验的一项重要内容。 此外，由于交流耐压试验电压一般比运行电压高，因此通过试验后，设备有较大的安全裕度，因此交流耐压试验是电力设备安全运行的一种重要手段。一般变频串联谐振试验装置来进行交流耐压试验。  
试验电压的确定交流耐压试验中，关键的问题就是正确选择试验电压的数值，一方面要求能保证绝缘水平，另一方面要考虑因试验电压过高而引起的绝缘劣化。

警 告！
禁止带电拔插测试线，您在插拔测试线、电源插座时，会产生电火花，小心电击，避免触电危险，注意人身安全！
高压危险！操作此电源或谐振系统的人员必须具备高压专业技术人员资格。
1． 查看或拆接试验回路连线时，必须断开设备电源，         严禁设备带电时查看或拆接试验回路连线。否则可能造成人员伤亡事故。
2． 操作人员必须熟读操作手册了解操作注意事项后，严格按照操作手册进行操作。
3． 通电试验前必须检查所有试验连线正确，尤其是接地端子必须良好接地。
安全要求
请阅读下列安全注意事项，以免人身伤害，并防止本产品或与其相连接的任何其它产品受到损坏。为了避免可能发生的危险，本产品只可在规定的范围内使用。
只有合格的技术人员才可执行维修
—防止火灾或人身伤害！
使用适当的电源线：只可使用本产品专用、并且符合本产品规格的电源线。
正确地连接和断开：当测试导线与带电端子连接时，请勿随意连接或断开测试导线。
产品接地：本产品除通过电源线接地导线接地外，产品外壳的接地柱必须接地。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

验证：

1、110kV/300mm长度0.5km电缆的交流耐压试验，电容量≤0.0735uF，试验频率30-300Hz，试验电压128kV，试验时间60min。

使用电抗器两节并联，则L=350/2=175H

2、35kV/300mm长度1km电缆的交流耐压试验，电容量≤0.1945uF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV，试验时间60min。

使用电抗器两节并联，则L=276/2=138H

当回路发生串联谐振时,X1=Xc,Uc=U/RXc=U/RXL。其中XL为回路感抗,Xc为回路弯抗,U为励磁电压,Uc为试品承受电压。设谐振回路的品质因数为Q,则Uc=QU,即被试品上获得的电压为励磁电压的Q倍,被试品上获得的容量也为试验电源容量的Q倍,就实现了用低电压小容量试验变压器对大容量试品进行交流耐压试验的目的。

特征

变频串联谐振耐压试验装置，中试控股采用调节电源频率的方式，使得电抗器与被试电容器实现谐振，从而在被试品上获得高电压大电流，因其所需电源功率小、设备重量轻体积小，在国内外得到了广泛好评和应用，是当前高电压试验的新方法和潮流。

什么是串联谐振？ 
由于电力预防试验大多是对于大容量和高电压的电气设备，建议采用工频耐压进行绝缘性能的检测，也就是剔除了采用直流高压发生器对于电气设备绝缘性能检测的使用要求，虽两者都属于破坏性试验，但经过长期的研究，采用工频耐压的方式相对于直流耐压稳定性，安全性要好，由于电气设备的容量大，电压高，往往像油浸式试验变压器一类的工频耐压设备无法满足测试要求，在国内，为了达到这一目的，基本通过变频串联谐振来实现测量。 
变频串联谐振，“变频”在串联谐振电路中，通过调整可变的频率范围产生谐振条件，“串联”是指在整个电路中的链接方式，串联时，电压相加，电流不变，“谐振”是指的谐振电路，组合起来就是我们常说的串联谐振试验装置。
所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品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，因此试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。
设备的重量和体积大大减少。串联谐振装置中，省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的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1/10-1/30。
有效改善输出电压波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效防止了谐波峰值对试品的误击穿。

所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品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，因此试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。
设备的重量和体积大大减少。串联谐振装置中，省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的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1/10-1/30。
有效改善输出电压波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效防止了谐波峰值对试品的误击穿。

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。

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。

采用零序电压互感器。将三台电压互感器一次侧接成星形,中性点通过一台零序电压互感器接地,主电压互感器二次辅助线圈接成闭口三角形以防止谐振。

    国内外研究现状

    数十年来,国内外的专家学者对铁磁谐振进行了大量的研究,包括理论分析、各种试验以及利用计算机进行数值仿真计算等,从各个小同角度解释了铁磁谐振的现象及其变化规律,并提出了一系列抑制铁磁谐振的措施,研制了相应的装置,在系统运行中取得了一定的效果。关于铁磁谐振的理论分析和计算主要表现在以下几个方面:

    ①在早期的理论分析中,分析铁磁谐振常用的方法有图解法、相平而法、多在对铁磁谐振发生机理进行定性的分析,这些方法简捷、直观,是对模拟实验方法的一个很好的补充。但是,它们的研究对象仅限于单相串联的非线性谐振电路。

    ②年代后,开始使用各种非线性系统的分析法对谐振电路一一非线性二阶电路进行分析。例如,幅频法、描述函数法、平均法、谐波平衡法等。这些方法都属于一种近似的解析法,只能对稳态情况进行分析。随着计算方法和计算技术的发展,人们将数字仿真引入到铁磁谐振的研究中来。对其暂态特性进行了研究。

    ③年代后期以来,国外学者又把铁磁谐振与非线性动态系统和混沌分析结合起来,将分叉理论、奇异和非奇异吸引子的概念引入铁磁谐振的研究领域,利用功率谱密度和庞加莱映射的方法和数字仿真技术对其进行动态分析。将铁磁谐振电路的响应分为三类周期响应、拟周期响应和混沌响应。并证实在一定的初始条件下,电力系统也会出现混沌现象。

    ④用数字仿真方法对铁磁谐振进行稳态和暂态计算。随着计算机和计算技术的发展,近年来出现了用数字仿真分析铁磁谐振的方法,利用计算机进行数字仿真,我们可以方便的改变系统中的各种参数,使得分析更加全面。

    并联电容器谐振特性分析

    并联电容器是目前国内采用最普遍的无功补偿设施,它是为了减少线路上因大量无功传输而引起的电能损失,解决地区无功电源容量不足,提高功率因数,保证电力系统安全经济运行的重要措施。但是,随着电力系统的发展和电力电子技术的广泛应用,用电负荷的结构发生了重大的变化,大量的非线性负荷特别是电弧炉、电气化铁路、晶闸管调压及变频调整装置的运行,由于其非线性、冲击性以及不平衡性的用电特性,向电力系统注入大量谐波电流,电网的电压波形发生畸变,严重地影响了电能质量。

    当一个谐波源在谐波频率下,激励一个感抗与容抗大小近似相等的电路,则该电路就会发生谐波谐振。电容器的谐波容抗和系统谐波感抗的配合,将造成注入谐波的并联谐振或串联谐振及谐波的成倍放大,使并联电容补偿装置中的电容器和串联电抗器产生谐波过电流、过电压和过负荷,致使电容器异常发热,并使电容器的局部放电性能下降,加速绝缘介质的老化,经过一段时间的积累,促使电容器和串联电抗器的损坏。同时使系统谐波水平升高,影响电网的安全经济运行。故需要弄清并联电容器谐波谐振的原理,找到切实解决这一问题的方法。

  工频耐压试验装置采用串联谐振的原理，由变频电源控制箱(操作台)、激励变压器、电抗器、电容分压器组成了主设备，在电容分压器上，接入整流硅堆及微安表，即可完成直流耐压试验。 工频耐压试验装置（串联谐振）适用于10kV、35kV等电缆的交流耐压试验，工频耐压试验装置是利用电抗器的电感与被试品电容实现电容谐振，在被试品上获得高电压、大电流。工频耐压试验装置主要由变频电源（主机）、励磁变压器、谐振电抗器、电容分压器组成。

工频耐压试验装置（串联谐振）功能特性

1、工频耐压试验装置所需电源容量大大减小，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。

2、工频耐压试验装置体积小，重量轻，一般为普通试验装置的1/3-1/5；

3、谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

4、工频耐压试验装置电源保护功能强，稳定性好；具备多种工作模式，操作方便；采用220V或380V单相电源，方便现场取电。

5、配置灵活，扩展功能强。谐振电抗器采用多只方式，积木式组合，可串可并，满足多种试品的试验要求，更方便现场使用。

工频耐压试验装置（串联谐振）参数

额定输出电压：0～220 kV (有效值)及以下

输出频率：30～300Hz  

谐振电压波形：正弦波，波形畸变率≤1%

满负载工作时间：串联谐振连续工作时间60min 

系统品质因数：最大负载下≥20

频率调节细度：0.1Hz，不稳定度≤0.01%

工作电源：220V或380V单相市电

额定试验容量： 0～5000kVA

串联谐振电压： 0～1000kV

频率调节范围：20～300Hz

系统测量精度： 1.0级

频率调节分辨率：0.01Hz

不稳定度： ≤0.05%

输出波形：正弦波

波形畸变率：≤0.5%

噪     声：≤60dB

电抗器Q值：30～90

工作制：满功率输出下，连续工作时间60min

环境温度：-10℃～45℃

工作湿度： ≤90%

海拔高度：≤3000m

电源输入：380V±10%三相或 220V±10%单相(10kW以下)50Hz