中试控股技术研究院鲁工为您讲解：10kV电线电缆电性能试验方法与装置

ZSBP-270kVA/108kV变频串联谐振试验装置

35kV/300mm2电缆2km的交流耐压试验，电容量≤0.389uF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV，试验时间60min。
10kV/400mm2电缆5km的交流耐压试验，电容量≤2.1uF，试验频率30-300Hz，试验电压22kV，试验时间5min。
35kV开关柜、互感器、母线母盘的交流耐压试验，试验频率30-300Hz，试验电压95kV，试验时间1min。

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。

220KV串联谐振交流耐压装置可以做什么? 
变频串联谐振成套耐压试验装置适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验；

主要针对220KV及以内的电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、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、变电站系统的交流耐压试验。

装置主要技术参数及功能：
1. 额定容量：270kVA；
2. 输入电源：单相220或三相380V电压，频率为50Hz；
3. 额定电压：27kV；54kV；108kV
4. 额定电流：10A；5A；2.5A
5. 工作频率：30-300Hz；
6. 装置输出波形：正弦波
7. 波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%；
8. 工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟；
9. 温 升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K；
10. 品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)；
11. 保护功能： 对被试品具有过流、过压及试品闪络保护(详见变频电源部分)；
12. 测量精度：系统有效值1.5级；
串联谐振工作环境：
1. 环境温度：－100C –50 0C;
2. 相对湿度：≤90%RH;
3. 海拔高度: ≤1000米；
简易读懂：变频串联谐振耐压试验装置可以做什么?
变频串联谐振成套耐压试验装置适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验，主要针对电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、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、变电站系统的交流耐压试验，对被测试品做承受过电压预防交流试验和交接交流试验。
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

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。

由于中试控股串联谐振装置电源首要运用谐振电抗器和被试品电容谐振发生高电压和大电流的，实验电源仅仅供给体系有功的消耗，所以它所需电源功率仅具有实验容量的1/Q。一起，由于串联谐振实验不必大功率调压设备和工频实验变压器，谐振激磁电源仅要实验容量的1/Q，使得串联谐振体系分量和体积方案化的减少。不一样的是，谐振电源是谐振式滤波电路，其能优化输出电压波形，以至于躲避谐波峰值对试品的误击穿。但在串联谐振形式下，当试品绝缘缺陷被击穿时，电路当即脱谐，回路电流灵敏调整为正常实验电流的1/Q，所以他还能躲避大的短路电流对缺陷点的烧伤。

2.中试控股串联谐振原理剖析

电路谐振时阻抗值最小，当端口电压一守时，电路电流将抵达最大值，如图1(b)所示，且该值的巨细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，

在电阻、电感及电容所构成的串联电路中，当容抗与感抗相等时，电路中的电压与电流相位一样，电路呈现纯电阻性，此即为串联谐振[3]。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构成的一端口网络，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，。界说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。串联谐振设备

为了研讨电路参数对谐振特性的影响，一般选用通用谐振曲线，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，且曲线形状越尖利，电路的选频功用越好。幅值大于峰值的0.707倍所对应的频率方案为通带宽，理论推导可得，由该式可知通带宽与品质因数成反比。

即，在电路的电感L、电容C和电源电压US不变的状况下，不一样的R值得到不一样的Q值，图2(a)所示为不一样Q值时的电流幅频特性曲线。

3.变频串联谐振的工程运用剖析

变频串联谐振实验进程中，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实验需要的前提下尽量降低励磁变的变比，然后相应减小励磁变原边的输入电流。实验电源容量S=P+P1，其间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=。实验中电抗器的额定电压和电流也应大于实验电压和高压电流，当电抗器选用串并联以满足实验需要时，有必要计算每个电抗器上所承受的电压和电流不超限值。

在现场实验中，一般选用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，假定接地线有曲折环绕景象，电感量可增加到10-1000μH/m。试品绝缘一般在交流电压的正峰值或负峰值被击穿，试品被击穿刹那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，详细状况与击穿点的实习状况有关。从放电能量上看，即使放电时，试品的最小电容量只需0.002μF，实习实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，地线或许发生的过电压Ud=If XL=1000×0.628=628V。假定地线联接不标准，寄生电感就会增大很多，发生的过电压或许更大，可危及变频电源及人身安全。所以高压实验体系有必要一点可靠接地，分压器的接地址与大地的联接线应尽量短，接地线应粗、直、短，然后保证实验安全。

变频串联谐振其谐振频率，其间L为电抗器的电感值，如有几个电抗器串并联运用应思考互感的影响;C为被试品及分压电容器的和，现场能够用电桥或介损仪进行实习丈量获得。高压电流I=2πfCU，由被试品的电气参数和出厂耐压实验值，可判定现场的耐压实验电压U;有功功率P=1.2(P0+PK)，其间P0为励磁变空载损耗，PK为电抗器额定有功损耗。

为进行GIS导体对外壳交流耐压实验，实验前先用介损仪在该变#1主变220kV侧测得各相对地电容，并根据被试设备电容量计算所需电感以及实验电流及容量，各相对地电容量如表1所示。根据理论计算进行准备实验作业，现场实验实习谐振频率为73.8Hz，实验进程中未发生设备部件的闪络、放电，且实验前后试品绝缘无明显变化，设备顺畅经过交流耐压实验

4.中试控股变频串联谐振在工程中的运用典范剖析

以某变电站220kV GIS导体对外壳耐压实验为例，产品出厂实验电压导体对地为460kV，现场奉告实验电压值为出厂实验的80%，即368kV。实验设备选用变频式串联谐振耐压实验设备，实验按电气设备奉告实验标准和规程进行[1，5]。实验时GIS设备所有气室均充额定压力SF6气体且微水丈量合格，架空线、电力变压器、避雷器和保护空位与GIS隔脱离。导体对外壳耐压加压实验时，220kV GIS实验电压由#1主变220kV侧套管处施加，每次一相，别的两相与接地的外壳短接。

5.结论

因而咱们将中试控股变频串联谐振和交流工频耐压实验设备进行比照，然后得知其具有电源容量小、实验仪器易转移、输出电压波形好等优势，还能够有力度的躲避谐波峰值对试品的误击穿、一起也能躲避大的短路电流烧伤缺陷点。变频串联谐振原理、工程运用联系和现场实验充分证明，变频串联谐振在电力工程实验中具有出色的技术专长和庞大的市场需要。