中试控股技术研究院鲁工为您讲解：10kv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
ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置主要功能及特征
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。
特点：

设备的重量和体积大大减少。串联谐振装置中，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，中试控股使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/10-1/30。

有效改善输出电压波形。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，有效防止了谐波峰值对试品的误击穿。

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，而用并联谐振或者试验变压器做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。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。

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。 

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置容量验证

装置容量定为44kVA，分两节电抗器，电抗器单节为22kVA1A

试验时设备组合方式

组合方式

被试品对象     电抗器选择

（22kVA/22kV两节）    激励变压器

输出端选择     试验电压(kV)

10kV/300mm2电缆1km         使用电抗器两节并联     1.5kV        ≤22kV

10kV开关等电气设备    使用电抗器两节串联     3kV  ≤42kV

如何选择合适的变频串联谐振耐压试验装置？
为了选对规格，请提供以下技术参数
1、电力变压器：电压等级，大容量，试验性质（中性点耐压或全绝缘耐压）单相对地电容量；
2、电力电缆：电压等级，大长度，截面积；
3、发电机、电动机：电压等级（出口电压或称工作电压），试验电压（耐压值）单相对地电容量范围（如0.2-0.55uF等）；
4、开关、绝缘子、PT、CT、绝缘工器具、母线：电压等级（或称工作电压）；试验电压（耐压值）；
5、CVT效验：电压等级或称工作电压，试验电压（耐压值）电容量范围（如0.005-0.02uF）。

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。

随着串联谐振的广泛应用 ,生产串联谐振试验装置的厂家越来越多,试验装置的频率调节能力越来越强,现有的串联谐振装置在试验时基本能调节到完全谐振的状态。在串联谐振交流耐压试验时,往往采用电容分压器直接在高压端测量试验电压值,这种方法对测量设备的电压等级要求比较高 ,在需要精确测量时采用;此外, 有时候还会采用在最低一节电抗器高压端与地之间并联电容分压器的方法,以所测得的电压乘以串联电抗器的节数得到试验电压 ,本文把这种方法称为测量中间电压法 ,在现场试验中,电抗器及高压电晕损耗、试验仪器频率调节能力、电容分压器电容、试验变压器出口电抗以及试验回路杂散电容等因素会导致采用这种方法测量的电压与实际的试验电压之间出现偏差。

 迄今,国内外在现场串联谐振试验的试验设备参数配合等方面开展一系列的研究,对于现场采用的这几种测量方法的测量误差,一直未有相关的研究公布。本文主要结合现场试验的经验,以三节电抗器串联为例,分析了测量中间电压法的误差情况,以确定现场采用这种测量方法的可靠性 ,为现场试验提供参考。

测量中间电压法的原理

 中间电压法是在忽略各种因素对谐振频率以及测量电压的影响下,所采用的间接测量电压方法 。在按照这种方法计算时,假定试验回路的谐振角频率以及试验电压满足以下方程。

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 在现场试验时,由于电抗器本身的损耗、高压端的电晕损耗 、分压器电容量以及谐振程度等因素的影响,采用测量中间电压法进行的现场试验其试验频率与测量的试验电压与理想状态下的谐振频率和测量电压不同。

测量中间电压法误差分析

 为了分析各种因素对测量结果的影响,本文以三节电抗器串联为例,对试验的谐振频率以及测量电压分别建立了相应的电气模型,如下图所示。图中,为便于分析,将试验时高压端电晕电阻与高压引线及试品电容之间的并联支路,等效为串联支路,故试品两端电压为等效串联支路两端电压 。其中涉及到的参量包括各电抗器电阻 R L 、各电抗器电抗 L 、电容分压器电容C m 、电容分压器测量电压U m 、试验谐振角频率 ω、电抗器级数 n、试验电压测量值U 0m ,高压端电晕等效电阻 R Y 、试品等效电容 C 0 以及试验电压真实值U 0 。

 变压器出口电抗以及试验回路杂散电容的影响在试验时,变压器出口有一个很小的抗性内阻,高压引线对地之间有杂散电容存在。变压器的抗性内阻与电抗器串联在一起,增加了串联回路的电抗值,使谐振频率下降,将使测量值比实际值偏大,由于变压器的内阻抗相对于试验回路而言,远远小于试验回路的阻抗值,因此其对试验的影响可以忽略不计。

 高压引线对地的杂散电容与试品电容并联在一起 ,相当于增加了试品的电容量,其作用可视作试品电容,因此对测量结果没影响 。

结论

 通过本文的分析,说明采用测量中间电压法,在三节电抗器串联时,测量电压与实际加在试品两端的电压之间的误差远小于相关标准要求的 5%,而且测量电压值大于试品两端的电压,不会导致试品因电压过高,因此在现场采用测量中间电压法是可行的。

 在含有电容和电感的电路中，如果电容和电感并联，可能出现在某个很小的时间段内：电容的电压逐渐升高，而电流却逐渐减少；与此同时电感的电流却逐渐增加，电感的电压却逐渐降低。而在另一个很小的时间段内：电容的电压逐渐降低，而电流却逐渐增加；与此同时电感的电流却逐渐减少，电感的电压却逐渐升高。电压的增加可以达到一个正的最大值，电压的降低也可达到一个负的最大值，同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化，此时我们称为电路发生电的振荡。