中试控股技术研究院鲁工为您讲解：110kV高压电缆交流耐压试验装置

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。

中试控股技术博士为您解答：串联谐振耐压试验室利用电抗器的电感与被试品电容实现串联谐振，这已经成为高电压试验的新的方向和潮流，在国内外得到了广泛的应用。

串联谐振有调感式和调频式两种：调感式采用可调节铁心气息的电抗器，通过调节电感量，使回路处于工频谐振状态，其缺点是噪音大，机械结构复杂，设备笨重，搬运困难。

调频式采用固定电感电抗器，通过调节励磁电源的频率使其与试验回路的固有频率相同，串、并联回路达到谐振状态，从而在试品上产生高电压或相对的大电流，达到试验对试品耐压试验的目的，其特点是试验设备体积小，重量轻，品质因素高，使用方便。

我们曾带着变频串联谐振耐压试验成套装置对35KV五星线2.3公里电缆做试验。当时用直流泄漏耐压试验时，泄漏电流较大，不能很明确的对电缆薄弱击穿等，对试验结果很难下结论，当换做谐振耐压试验时，B、C两相升压到5000V时立即放电至2000V，通过我们沿路对电缆巡查时，发现2#中间接头有放电的声音。实践证明变频耐压谐振能让我们更有效的发现问题的薄弱点。    

中试控股技术博士为您解答：变频谐振试验装置是利用无功补偿原理,在完成发电机、电缆以及GIS组合电器的耐压试验是只需要较小容量和较低电压的试验电源就可以成功完成.同时,该试验装置还可用于变压器、电流、电压互感器等的现场试验.这种试验方法安全可靠,并能有效地检出有绝缘缺陷的电气设备.

       1 变频谐振试验的原理

       变频谐振试验的原理是利用组合设备的等效电容和已知电感量的高压电抗器构成串联回路,通过变频电源调节试验电源频率使电路达到串联谐振.这时,电容器和电抗器的无功功率平衡.

       2 变频谐振系统的组件

       2.1 控制系统

       控制系统是变频谐振系统的心脏模块,它包含了所有的电子及控制模块.所有的模块放在一个控制柜中,操作屏在控制柜的上方,操作人员可以控制所有的功能、读取新的测量值(电压、频率、电流等)、观察系统的运行状态.三相桥式连接变频器的作用是将三相主电源电压转换成为可调幅方波电压,通过主回路开关取得三相线电压传送到6脉冲转换器整流,然后提供给电容组.方波输出电压由转换桥以需要的输出频率产生,输出电压的有效值通过调整脉冲宽度实现无级可调.所有的控制信号由微处理器产生,系统产生一个预设频率,或者自动将输出频率调整到谐振频率.高压系统根据操作人员的设置自动进行调谐,控制升压、耐压时间和关机.还可以通过设备的RS232接口与外部计算机联接,从而控制整个系统进行自动测量.

       2.2 励磁变压器

       励磁变压器的作用是将控制单元的输出变成谐振回路的输入.其一次线圈和控制单元相连,二次线圈则取决于高压回路的品质因数的期望值.励磁变压器可以做在电抗器的内部,或者做成独立单元.

       2.3 高压电抗器

       在谐振频率下,电抗器与负载将励磁方波电压变成理想正弦波.高压电抗器的参数选择必须充分考虑到试品功率和频率范围.

       2.4 多级组合型电抗器

单级电抗器组合后可以满足回路的优配置,保证输出电压和频率范围,每级电抗器的电压等级可以单独确定.这种电抗器的优点是组合方便、便于运输,缺点是运行工况时间短.箱式电抗器是专门为电缆现场试验设计的,为油浸式,自然冷却电抗器.可以采用电容式瓷套管输出,也可以采用电缆终端式回充SF6输出.输出的标准电缆成为系统的基本负载,与待测电缆的终端头相连.

       2.5 电压测量系统、耦合电容器和基本负载

       电压测量系统包括一个分压器和一个峰值电压表,电压表安装在控制柜中,电压值在操作屏上显示.分压器也可以当作耦合电容器和基本负载使用.在多级组合电抗器中,分压器是独立单元,而在SF6绝缘和箱型电抗系统中,分压器已经安装到电抗器中.

       2.6 试验参数

       试验参数主要包括:①试品的等效电容C:这个参数主要依靠经验的积累,或通过生产厂家获得;②试验用电抗器的电感量L:原则是选择使谐振频率在30～300Hz;③回路的谐振频率f:根据f=1/(2πlc)计算;④试验电流I:根据I=ωCU计算;⑤试验电压U:电压值的大小根据试验规程具体确定.

       3 变频谐振系统的应用和优点

       3.1 应用

       变频谐振系统应用,具体情况如下:①新安变、龙古变、官田变GIS的耐压试验;②110kV新安变、七里变、丰城变、洛舍变、西山变、高林变、前村变、塘南变等多座变电所主变的耐压试验;③织里变2公里长的10kV电缆耐压试验;④塘桥变、长超变35kV电容器电缆耐压试验;⑤横街变主变电缆共计12根一次完成;⑥青山变35kV压变耐压.

       3.2 优点

       大量的现场试验证明,变频串联谐振成套试验装置能够很好地满足现场试验高压系统的要求,具有如下优点:

       (1)试验电源容量较小,减轻了由于电源容量的不足对现场试验的制约;

       (2)试验装置体积小,电抗器采用多级或叠积式结构,便于运输和现场安装;

       (3)试验接线方便,操作简单,大大缩短了试验时间;

       (4)安全可靠性高,变频装置采用的IGBT及驱动回路输出波形失真度小,频率输出稳定性好;

       (5)具有良好的IGBT、过电流、过电压以及放电保护功能,能够保护设备及人身安全.如在耐压过程中发生击穿时,由于电路失去谐振条件,电源输出电流自动减小,试品两端的电压骤然下降,不会产生过电压,放电能量小,因此对试验装置和试品不会造成较大危害;

       (6)试验的等效性较好,采用接近工频(30～300Hz)的交流电压作为试验电源,无论是在等效性和一致性上都与50Hz/60Hz的工频电源非常接近,从而保证了试验结果的真实性和可靠性.实践证明,使用变频串联谐振系统不仅节约了大量人力和物力,还减少了试验时间及系统停电时间,提高了供电可靠性,取得了较好的经济效益和社会效益.