中试控股技术研究院鲁工为您讲解：10kV分配电能电缆交流耐压试验装置

10kV/300mm2的电缆，长度1km，电容量≤0.378uF试验频率为30-300Hz,试验电压22kV。
35kV/300mm2的电缆，长度0.5km，电容量≤0.01uF试验频率为30-300Hz,试验电压52kV。

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：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。

检验
1、变频电源
1）绝缘电阻测试
2）耐压试验：2000V，1分钟
3）负载试验：在满负荷下，各器件的温升不大于45K 。
2、励磁变压器
1）直流电阻测量
  2）变比测量
  3）空载电流及空载损耗
  4）短路阻抗和负载损耗
  5）绝缘电阻测试
  6）温升试验：额定容量下运行60min,温升不大于65K 
 3、电抗器试验
1）直流电阻测量
2）电感量测量
3）交流耐压试验
温升试验：额定容量下运行60min,温升不大于65K
      4、中试控股成套装置试验
（1） 耐压试验：1.1额定电压下，耐压1min；
（2） 短路试验：电压为0.5U，0.8U，1.0U的条件下，将高压输出突发短路3次，保护装置可靠动作，各单元完好。
（3）噪音小于60dB；
被试品是否被穿可按下述各种情况进行判断： 
       1、根据试验时接入的表计进行分析，一般情况下，若电流表突然上升，则表明被试品击穿（过流继电器动作，自动跳闸）。但当被试品的容抗XC  与试验变压器的漏抗 XL之比不大于2时，虽然被试品击穿，电流表指示也不会发生明显的变化，有时还可能出现电流表指示反而下降的情况。 
       若出现这种情况，应根据在高压侧的测量电压装置高压侧的电压，被试品若击穿，其电压表只是要突然下降，而在低压侧测量的电压表也要下降，但有时很不明显。 
       2、根据试验控制回路的状况进行分析。若过流继电器整定值适当，则被试品击穿时过流继电器动作，电磁开关即跳闸。若整定值过小，可以在升压过程中因被试品的电容电流过大而使过流继电器动作而跳闸。 
       3、根据被试品状况进行分析。试验过程中，如被试品发出响声、断续放电响声、冒烟、产生气体、有焦臭味、及燃烧等都是不能容许的，应查明原因。如查明这种情况来自被试品绝缘部分，则可以认为被试品存在问题或已确实被。 

统配置及具体参数
1、变频控制电源6KW                1台
a) 变频控制电源采用高压耐压试验专用变频电源,采用一体化设计,控制电源本体具备调频、调压、控制、保护等功能。
b) 额定输出容量:  6KW
c) 工作电源:      交流220V、50Hz 。
d) 输出电压:      0～250V可调。
e) 输出电压不稳定度≤0.05%
f) 最大输出电流:  24A
g) 输出波形:正弦波,      波形畸变率:≤0.5%
h) 频率调节范围:  30～300Hz
频率调节分辨率: 0.001 Hz
i) 连续运行时间: 大于1小时
j) 噪声水平:≤ 60dB
k) 变频电源采用高性能专用微机控制电压、频率调节
l) 变频电源配备专用引线和插头与其他设备进行连接。
m) 保   护 ：具有过压、过流、过热、放电保护功能。
n) 具备手动试验/自动调谐/自动试验三种模式,并可任意切换。 
具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率、励磁电流、励磁电压、试验时间等。
具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能及各种数据打印功能。
  O) 重   量： 16Kg   
2、 中试控股励磁变压器6KVA            1台
a) 额定容量:    6KVA
b) 输入电压:    250V
c) 输出电压：   1.75KV；3.5KV；
d) 工作频率范围： 30～300Hz
e) 连续运行时间: 大于1小时
f) 电压比测量误差: 小于1%
g) 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。
  h) 重   量：    40Kg ;
3、高压电抗器 DK-27/27      2台
a) 额定容量：   27KVA
b) 额定电压：   27KV
c) 额定电流：1A
e) 品质因素：  Q≥30 
f) 结    构： 干式；
    g)  重    量： 35Kg/台
h) 连续运行时间：≥ 1小时
4、 电容分压器   60/0.003              1台
a) 额定电压：    60KV
b) 工作频率：    30～300Hz
c) 分 压 比：    1000：1  
d) 分压比误差：  ≤1%,
e) 测量精度：    交流有效值1.0级
f) 介质损耗：    tgδ≤0.5% ;
g) 重    量：    10Kg
h)高﹑低压臂的电容采用一致的介质结构,温度系数小,角位移小,在30-300HZ内分压比不变。

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。

一般应考虑以下几个因素： 
1、在被试品上可能产生过电压的数值、持续时间及其次数。如被试品遭受较高过电压的可能性极小，则可不必采用过高的试验电压；如被试品（如直接与架空线连接的发电机）可能遭受到较高的过电压时，则应适当提高试验电压的数值。 
2、电气设备设计时采用的绝缘水平。
3、设备绝缘的状况。设备在运行中由于各种条件的影响，使绝缘逐步劣化，绝缘性能下降，故在确定试验电压时，应考虑到绝缘损伤的程度和运行年限。例如，运行中设备的试验电压应为出厂时的75%~90%。

       串联谐振技术应用在感应加热、逆变焊机等高频逆变器中，能实现主开关管的ZCS或ZVS，有效提高功率因素，实现大功率输出。本文介绍一种高频高压串联谐振技术，它将三相市电经整流与逆变后输出中压方波，升压变压器将逆变器的输出提升到一定电压再利用变压器的漏感与负载串联谐振，达到所要求的负载电压。此技术应用前景广阔，在臭氧发生器、材料表面处理及污水净化中都有应用。

2系统结构及工作原理

       图1给出了高压串联谐振电源系统框图。本电源是为材料表面处理设备研制的。它包括：三相AC／DC变换器、电压型半桥串联谐振逆变器、超音频升压变压器和负载。中试控股超音频变压器用于负载阻抗匹配，逆变器选用IGBT模块，工作频率约为20kHz。系统工作时，呈现小感性，为零电流导通。对于感性负载，在一个工作周期中，功率器件导通的顺序是二极管在先，IGBT在后，这就保证了IGBT在零电流条件下导通（ZCSON），导通后电流上升速度受到谐振电路的限制，因此，IGBT的开通损耗很小。另外如图2所示，IGBT的吸收电容Cr1和Cr2的接入，限制了IGBT关断时的电压上升率，减小了关断损耗。

利用负载谐振的RLC串联谐振电路其谐振频率为fo=（1）

       逆变器主电路与阻抗特性如图2所示。逆变器输出的是高频方波，变压器的漏感与容性负载谐振，电流波形接近理想正弦波。

用于调节输出功率的方法有可控整流调压调功、斩波调功、移相调功或PWM调功。本文设计的电源采用三相相控整流技术，通过相控整流实现输出功率的调节。虽然此种方法在深控下有输出功率因数低的缺点，但其控制方法成熟，可靠性高，对于绝大部分工作在满功率输出（α=0）情况下，不失为一种较好的选择。逆变器为半桥式电路，这是由于全桥逆变电路中输出电压中含有直流分量，在设计高频高压升压器时要考虑到直流磁通可能导致磁通饱和的问题，同时会增加磁芯损耗，增大变压器设计难度。虽然可以在输出中串联隔直电容避免这个问题，但增加了成本和复杂性。

       逆变控制框图如图3所示。中试控股负载等效为一个非线性有损电容，在大功率输出情况下负载工作在谐振点附近，由实验结果来看，负载在放电火花增强过程中谐振频率下降，中试控股从未开始放电的30kHz左右下降到15kHz。如果不采用频率跟踪，无法满足大功率输出。逆变控制电路中使用了CD4046锁相环，电流相位由互感器测得，经单稳电路（抗干扰）后与直接取自控制电路输出的电压信号作边沿鉴相。4046内部有两个鉴相器，第一鉴相器是异或门鉴相器，它只能对两个占空比为0.5的方波进行鉴相，而且鉴相特性不是单调的曲线，工作时必须把某一个信号先移相90°后才能正常工作。因此采用了边沿鉴相，它可以不考虑脉冲的宽度，只关心脉冲上升沿，如图4所示，最终使信号1、2的脉冲前沿时间差为零。

       锁相环一个明显的缺点是启动的时候失锁率比较高，因此，逆变控制采用他－自激转换工作方式。正常运行时为自激工作，电流相位信号取自电流互感器，经过零比较和单稳电路，送至4046。电压相位信号直接取自二分频器的输出，如图3所示。经锁相环和分频器后，形成两组与正负半波对应的方波。该方波经死区形成和驱动器产生IGBT的驱动信号。死区环节的作用在于防止逆变器上、下桥臂同时导通。中试控股启动时，取他激频率调节电位器上的电压直接作为4046内部压控振荡的控制信号，进行他激启动。当输出电流达到一定值后，比较器输出信号跳变，使电子开关动作，切断振荡器信号；同时将电流信号和电压信号送4046内部鉴相器，使系统进入自激运行状态。电压信号在进入锁相环之前，经过时滞补偿，目的在于补偿脉冲传输过程中的时间滞后。