中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆串联谐振装置/电科院推荐

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置

11kV/300mm2电缆1km交流耐压试验，电容量≤0.3755uF，试验频率30-300Hz，试验电压28kV，试验时间5min。
10kV开关等电气设备的交流耐压试验，试验频率30-300Hz，试验电压不超过42kV，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。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络电压前断开电源，

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。

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置主要技术参数
1.额定容量：44kVA
2.额定电压：22kV；44kV
3.额定电流：2A；1A
4.测量精度：系统有效值1.5级
5.工作频率：30-300Hz
6.装置输出波形：正弦波
7.品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)
8.波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%
9.输入电源：单相220或三相380V电压，频率为50Hz
10.工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟
11.温    升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K
12.保护功能：过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能
13.环境温度：－20℃-55℃
14.相对湿度：≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米

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。
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%。
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。 
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。
串联谐振试验前有什么条件？ 
试验前条件分析 
当我们拿到试验之后，我们要分析试验的主体是什么，比如：电力电缆、变压器、GIS组合器还是母线等等，针对不同的内容所施加的电压不一样，像同样是变压器，中性点接地和不接地的电压等级就不同，而且接线也不同，电压和容量直接影响串联谐振试验装置的配置方案，所说的配置方案也就是连接方式，串联方式、怎么串联以及串联几个等等。 
要想达到串联谐振的条件是当容抗等于感抗时，即可产生谐振的条件。 
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。 

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。

试验电流： I=2πfCU×10-3 (A) 频率的选择(HZ)

1、发电机―――50HZ，取 50HZ

2、变压器―――45~65HZ，取 50HZ

3、GIS、开关、母线―――30~300HZ，取 45HZ

4、电力电缆：30~300HZ，取 35HZ 电压的选择(kV)

整个试验装置单件重量很轻，最大不超过65kg，便于现场使用。 变频串联谐振试验装置主要由变频控制电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器组成。

串联谐振试验装置具有较宽的适用范围，既能满足电压、小电流的设备试验，又能满足低电压的交流耐压要求，其技术参数我们一起来了解下。

串联谐振试验装置技术指标

输出电压波形畸变率：         <1.0％

允许连续工作时间：     额定条件下一次性工作 15 分钟。

装置自身品质因数：     Q>50

电缆和发电机试验时满负荷下品质因数：         Q>30（与负载相关）

主变压器和线路试验满负荷时品质因数：         Q>30（与负载相关）

输入电源：     三相 380V 或单相 220V，当电源为 380V 时，可做 额定负载试验；当电源为 220V 时，只可做 1/2 负载试验。

频率调节范围：     20Hz～300Hz

系统测量精度：     1.5％

装置具有过压、过流、零位启动、闪络保护等保护功能    

变频串联谐振试验装置进行电缆耐压试验时，由于被试电缆的电容量较大,若在试验时试品击穿或发生高压弓|线对地放电,在电缆的接地端处,试验接地线和控制箱外壳等处, 可能会产生暂态过电压。

变频串联谐振试验装置已在控制箱和主要部件内, 采取多重暂态过电压保护措施,能保证设备的正常工作。此外,在试验接地线布置方面还应注意采取下列保护措施:

1.试验设备(谐振电抗器、分压器、 励磁变压器等)应尽量靠近被试电缆头,减少试验接地线的长度,即减少接地线的电感量。

2.采用专配的一点接地式试验接地线组。特别注意试验接地线应尽可能的短,不要任意延长接地线长度。

3.试验时操作人员除接触调谐、调压绝缘旋钮外不要触及控制箱金属外壳,否则在高压侧击穿或放电时, 可能有轻微的刺痛感。有条件时, 建议操作人员站在橡胶绝缘垫上工作。

4.试验变压器有800V、1000V、 1500V 三个端子,当系统所需高压小于15kV时选用800V端子,当系统所需高压大于15kV小于60kV时选用1000V端子，当系统所需高压大于60kV时选用1500V端子。 近年来随着我国电力建设的迅速发展，电网结 构和系统容量不断扩大，许多地区特别是经济较发 达地区的系统短路电流水平已经直逼甚至超过国家 有关电力规程所规定的允许范围。如有资料计算表 明，三峡电站可能的最大短路电流周期分量高达 300 kA，一些大型发电厂出口或厂站高压变电站 出口的最大短路电流也高达100～200 kA。

目前国际上只能制造最大遮断电流100 kA的GIS断路器， 我国尚无此类断路器生产能力。可以采用分层、分 区甚至解列运行，或者串联普通电抗器等措施限制 系统短路电流，但这些常规限流措施一般都受系统 网架结构、运行方式、安全稳定性等因素的制约， 限流效果有限，且存在负面影响(如降低系统正常 运行时的供电可靠性与运行灵活性、存在压降损耗和操作过电压隐患等)。因此，研发新型限流技术与 装置，确保电力系统正常运行时尽量减小或消除不 利影响，发生短路故障时能够有效抑制系统短路容量(短路电流)，从而减轻断路器等系统电气设备的 负担，提高其工作可靠性和使用寿命，进而提高电 力系统运行安全可靠性，已成为当前电力系统及进 一步发展中急需解决的迫切问题。

 早在上世纪70年代，国际上就有人提出了“短 路限流器”方案；美国电力科学研究院EPRI (Electric Power Research Institute)曾在上世纪90年代初组织专家组对配电网络的各种限流技术进行 了专门的调研，认为应用电力电子技术发展固态限流器(是较现实的技术途径，并给出一种建议的基于GTO 的固态限流器实现方案。在EpRI调研报告的推动下，全球兴起了研究短路电流限流技术、特别是应 用电力电子器件研发固态限流器的热潮，出现了串 联谐振式(简称串谐式，下同)限流器、带固定串补及可控串补功能的谐振式限流器以及其他类型的固态限流器。这些故障限流器各有特点， 本文仅对串谐式限流器及其在系统发生短路时的运 行工况进行较为深入的仿真研究。