中试控股技术研究院鲁工为您讲解：风电110kV电缆耐压试验装置

ZSBP-54KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置

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。

ZSBP-54KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置系统配置及具体参数
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

ZSBP-54KVA/54KV变频串联谐振成套试验装置串联谐振试验中控制逆变器的方法有调幅控制和脉冲调频控制两种。脉冲频率调制方法实现起来比较简单，可以在下面两种情况下使用。 
1 )如果负载对工作频率范围没有严格限制,这时频率必须跟踪,但相位差可以存在而不处于谐振工作状态。 
2 )如果负载的Q值较高,或者功率调节范围不是很大,则较小的频率偏差就可以达到调功的要求。 
脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化,导致集肤深度也随之而改变,在某些应用场合如表面淬火等，集肤深度的变化对热处理效果会产生较大的影响,这在要求严格的应用场合中是不允许的。 
变频串联谐振试验装置是用于鉴定电气设备绝缘强度，它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是用来保证设备绝缘水平,避免发生绝缘事故的重要手段。因为变频串联谐振试验装置能充分反映电气设备在交流电压下运行的实际情况，能真实有效的发现绝缘缺陷。 
变频串联谐振采用的是谐振原理，在系统回路中产生一定频率的电压与回路中的电容，电抗产生谐振，其电容（试品）两端产生谐振电压后，再进行升压，使电容两端的电压达到试验电压。 
通过以上原理和现场的实际试验情况，一般变频串联谐振试验装置试验中的过电压发生于两种情况下，一种是在仪器寻找谐振点，产生谐振电压的过程中；一种是在升压到达试验电压的情况下。 

1、电源电压：   220V±10%、50Hz；

2、额定容量：  54KVA；

3、输出电压：    54KV，

4、输出电流：   1A，2A，

5、输出电压波形:  正弦波；

6、输出电压波形畸变率: ≤0.5% ；

7、允许连续工作时间：额定输出电流下持续运行时间为60分钟；

8、输出频率范围:     30～300Hz ；

9、品质因数:         ≥30

10、系统噪声:       ≤60db

11、系统测量精度:    1.0级

12、频率分辨率:      0.01Hz

13、频率不稳定度:    ≤0.05% 

14、环境温度：       -25℃～ +55℃ 

相对湿度:       ≤90%

海拔高度:       ≤2000m

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%。

变压器绕组变形的常见原因有：从设计原因的分析，设计过程中对变压器抗短路能力的考虑不充分，材料强度的选择不充分。根据制造过程的分析， 中试控股电力讲解在生产过程中，绕组没有紧密缠绕，干燥不足和加压不足。均匀，支撑不紧密，同心度偏差大。从运行原因的分析来看，出口处的短路频繁发生并且相互干扰，从而导致运行水平较低。另外，在操作过程中会发生碰撞和倾斜。专业测试人员自身素质的缺乏也是造成变压器绕组变形的原因。

        设计时，应充分考虑变压器的抗短路能力。变压器出厂时必须通过抗短路能力测试；变压器绕组应紧紧缠绕，垫圈应完全干燥；操作人员应注意检查，以减少短路的发生；运输和安装过程严格按照有关操作程序进行；测试人员应该能够熟练操作测试设备。   变压器有载开关测试仪是一种用于测量和分析电力系统中有载分接开关以及电力系统中特殊变压器的电气性能指标的综合测量仪器。

        中试控股电力变压器有载开关测试仪由计算机控制。通过专门设计的测量电路，它可以测量有载分接开关的过渡时间、过渡波形、过渡电阻、三相同步和其他参数。这些条件可以通过分接开关导线直接测量，也可以通过变压器的三相套管和中性点直接测量。

        变压器有载开关测试仪具有分析，存储和打印测量数据的功能。解决了电流互感器有载分接开关的测量方法落后，无特殊测试方法的问题。在大修期间及时诊断出有载分接开关的潜在故障，这对于提高电力系统运行的可靠性具有重要意义。中试控股电力交流耐压测试是通过串联谐振装置实现交流电压的综合设备。变压器的交流耐压测试是确定变压器和电气设备绝缘强度的最直接方法。中试控股电力串联谐振测试装置对于判断电气设备是否可以投入运行具有决定性的作用。意义重大，同时串联谐振测试仪也是确保变压器设备绝缘水平，避免绝缘事故的重要手段。

       中试控股电力交流耐压测试是破坏性测试。在进行交流耐压测试之前，必须先测试变压器的绝缘电阻，吸收率，泄漏电流，介电损耗角和测试产品的绝缘油强度。只有上述测试结果是正常的。进行交流耐压测试时，如果发现设备绝缘不良，例如潮湿或局部缺陷，通常需要首先进行处理，并且在处理合格后再进行耐压测试，以避免绝缘进一步扩展电气设备的缺陷，甚至不可逆的绝缘击穿。

        中试控股电力谐振测试设备是验证变压器，交联电缆和GIS完全气体绝缘的组合电气的内部绝缘条件的最有效方法。该型号可以满足10kV-500kV系统交流耐压试验的技术要求。

        交流耐压测试通常会发现一些变压器缺陷和故障，这些在预防性绝缘测试中是无法发现的。同时，交流耐压测试也是一种电气测试方法，可以直接测试变压器在运行过程中的绝缘性能。因此，变压器的交流耐压测试具有重要的意义。     变压器是电力系统中重要的电气操作设备。它由一个初级线圈，一个次级线圈和一个铁芯组成。它用于转换电流和电压。变压器的应用并不小，以促进经济的快速增长。贡献的是，变压器可以分为许多不同的功能和尺寸，例如耦合变压器，电力变压器等。变压器不仅将高压转换成低压，而且还将低压转换成高压，例如，远程输电过程。

?        油浸式试验变压器体积小，重量轻，结构紧凑，功能齐全，用途广泛，使用方便。特别适用于电力系统，工矿企业，科研部门及其他高压电气设备，电气元件和绝缘材料。或直流高压绝缘测试仪对于高压测试设备必不可少。

       干式试验变压器彻底改变了老式测试变压器的笨拙，笨重，向后沉重的条件，可以安装在生产高压硅堆中，中试控股电力可以提供直流高压测试电源，带有控制箱，自动保护和安全工作台，球间隙和其他辅助设备，特别是用于现场测试的设备，使繁重的工作变得轻松，快速，轻松和灵活，并大大提高了工作效率。

       中试控股电力油浸式试验变压器和干式测试变压器之间的最大区别是“油”，并且油是液体并且具有流动性。油浸式测试变压器必须具有外壳，该外壳是变压器内部的油，油浸在变压器的线圈中，并且从外部看不到变压器的线圈。

干式试验变压器没有外壳，可以直接看到变压器的线圈。另一个特点是油浸式变压器位于油枕上方，并在内部存储变压器油。

中试控股电力自动调谐接地补偿装置能够实现全补偿运行或很小的脱谐度，主要是由于在消弧线圈的一次回路中串入了大功率的阻尼电阻，降低中性点谐振过电压的幅值使之达到相电压的5%－10%。因为如果当系统的电容电流与消弧线圈工作电流相等时，即在谐振时中性点电压限制在允许值以下，这样就可实现全补偿方式，这是残流为最小的最佳工作方式。接地时残流很小，不会引起弧光过电压。所以，可在消弧线圈的一次回路中串入大功率的阻尼电阻，增大阻尼率的措施来达到。消弧线圈的脱谐率与电压及电网的阻尼率有关，当电网形成后其不对称电压基本是个固定值，消弧线圈为保证在单相接地时有效地抑制弧光过电压的产生，要求脱谐率达到±5%以内，那么只有改变阻尼率，才能改变位移电压，因此应当在消弧线圈回路串入电阻，保证阻尼率，控制中性点位移电压。在低压电网中由于中性点不对称电压很小，为提高测量精度采用特制的中性点专用互感器，提高检测灵敏度；非线性电阻的采用对欠补偿下的断线过电压和传递过电压都有明显的抑制作用。

1.1 产品概述：

 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有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。有的研究观点认为XLPE 结构具有存储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放掉直流残余电荷，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。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上的缺陷。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实验也定期进行。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办法进行试验，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，但很多试验单位要求50Hz试验电源对这类设备进行交流耐压试验。

 我公司系列串联变频自动谐振试验装置主要用于10kV、35kV、110kV的交联橡塑电力电缆，66kV、110kV、220kV 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、且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。其输入电源的容量能显著降低，重量减轻，便于使用和运输。初期多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。

1.2 串联谐振电源在电力系统应用中的优点：

1、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。

2、设备的重量和体积大大减少。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1/5-1/10。

3、改善输出电压的波形。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。

5、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪落电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且，不会出现任何恢复过电压。

1.3 产品主要特点说明：

1.调频及功率元件使用最先进的日本进口的优质元器件；

2.充分利用公司现有资源，完全独立自主开发和设计及生产该设备的所有组成部分：变频电源、励磁变压器、高压电抗器、电容补偿器和高精度电容分压器；

3.具备全自动（自动调谐、自动升压）、全手动（手动调谐、手动升压）以及半自动（自动调谐、手动升压及手动调谐、自动升压）的多种功能，可任意切换使用；

4.具备试验电压、加压时间、报警电流整定、报警电压整定、频率范围、起始电压的设置；

5.具备放电保护功能，在试品发生闪络时，或其他原因造成的谐振回路突然失谐，变频控制电源立即自动快速切断输出，并显示保护类型和闪落电压值；

6. 测量显示输出电压、输出频率及加压时间、保护动作类型等相关信息，在试验完成时电压自动下降到零位；

7.大液晶全中文界面平台技术，全触摸屏操作,数据保存.

8. 技术特点要点归纳：

   8.1. 先进的数字、功率技术：功率器件采用国外最新推出的集驱动、保护和功率变换为一体的智能功率模块（IPM），极大的提高了整机的可靠性，减少了体积和重量。

   8.2. 完备的保护功能：

过电压保护：保护值可设置，动作时间小于1 毫秒；

双重过电流过热保护：大功率器件自身保护和软件保护相结合，动作时间小于10 微秒；

闪络保护：动作时间小于1 毫秒，并可记录下闪络电压值；

零位保护：零电压启动。

   8.3. 独特的四种工作模式：

    手动试验：手动寻找谐振点并手动升压到所需电压，按键后自动计时；

    自动试验：根据设置自动寻找谐振点后自动升到设定电压后自动计时；

    自动调谐手动升压：根据设置自动寻找谐振点后，需手动升电压到所需的电压值，按“自动计时”键后自动计时；