中试控股技术研究院鲁工为您讲解：10kv电缆耐压试验机

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。

串联谐振式中频电源无论采用三相不可控整流器还是采用三相半控整流器，其输出功率是通过改变逆变器的谐振频率来调整的。整流器的输出电压始终是 cos α=1 状态运行，无论电源的输出功率高低，整流器的功率因数均为 λ≈0.955cos α≈0.955。由此可见，串联谐振式中频电源运行时的功率因数是不受负载变化和功率变化所影响的，中试控股高功率因数和低无功损耗为其带来节电效果。通过大量试验表明：串联谐振式中频电源比并联谐振式中频电源的节电效率高达 10%～20%（负载变化及工艺标准不同，节电效率也就不同）。中试控股

谐波分量

  由于并联谐振整流控制角 α 的变化，整流输出电压脉动较大。当 α ∧ 60°后电压波形不再连续，整流可控硅换流过程中残缺角会吸收电网正弦波，造成电网波形缺角，产生大量的 n=6k±1 次谐波分量 ［ 13-15 ］ ，其中 5 次、7 次、11 次谐波电流含量分别占基波电流的 20%、11%、6%，这对于小功率的用户而言影响不大，但对于大功率的用户来说危害就很大，对于中频用户，若用常规的无功补偿就无法进行，有的用户用常规的电容器作无功补偿，但无法投入电容器，即便能投入，已对 5 次谐波电流放大了 1.8～3.8 倍以上，中试控股使电机、变压器等用电设备的铜损、铁损明显增加，缩短了设备的使用寿命，用电成本大幅上升。如果采用 LC 有源滤波器进行滤波，滤波器的成本会接近甚至大于中频电源的成本。

串联谐振的整流器采用不可控整流方式，启动工作后始终以最大电压输出，整流器后端又加上大容量滤波电容，输出的直流电压是一条直线，因此其产生的谐波分量很小，几乎可以忽略不计。所以既不需要无功补偿，也不需要高昂的滤波设备。

谐振电流

  并联谐振时感应器上的谐振电流是中频输出电流的 Q 倍（Q 为负载的品质因数），串联谐振时电容电压是中频输出电压的 Q 倍；因此并联谐振的谐振电流远远大于串联谐振，大电流造成线路热损耗也是不可忽略的。

制造成本

  并联谐振结构相对简单，制造成本较低，而串联谐振采用的电器件数量较多，结构相对复杂，制造成本高于并联谐振。

在钢管加热中的节能作用

  在钢管加热时，对加热温度和速度有着严格的工艺要求，而且工厂需要加热的钢管品种规格不是单一的，往往是一台加热设备需要加热多个品种、多种尺寸的钢管；因此，在钢管加热时很难保障中频电源工作在最佳阻抗匹配状态和最大功率状态。如果采用并联谐振中频电源，也就意味着电源的整流器输出电压很难处于最高输出电压，即 α=0°，中试控股此时中频电源的功率因数较低，无功损耗较大，造成电能的无谓消耗。

  解决这一问题的最好办法就是采用串联谐振中频电源对钢管进行加热，这样无论需要电源输出多大功率，电源的功率因数始终为 λ≈0.955。根据大量的试验对比表明：串联谐振比并联谐振中频电源节电达 10%～20%。现以 10%节电率粗略计算节电效果。如某企业采用 1 000 kW 的串联谐振中频电源加热钢管，每班工作时间为 8 h/天，每月工作 24天，每度电的平均JG 0.7 元人民币。则，每班一年节约电量：1 000×10%×8×24×12=230 400（kW?h）每班一年节约电费：230 400×0.7=161 280（元）如果每天 3 班运行，则年可节约 48.384 万元，为企业节省较大的生产成本。

  目前钢管加热用的中频电源，一般采用最小功率为 500 kW，中试控股而在钢管防腐领域中用量最多的是1 000 kW 中频电源。随着我国西气东输四线、五线的陆续开工，直径 1 422 mm 甚至更大规格钢管的使用，中频电源的单机功率将在 1 500 kW 以上。如果采用串联谐振中频电源作为钢管加热设备，不仅可给企业带来巨大经济效益，而且可为我国节能减排做出贡献。变频串联谐振适合各种大型电力变压器、电力电缆、汽轮及水轮发电机及其它容性设备的交流耐压试验都必须严格按试验规程定期进行。在工频条件下，由于被试品电容量较大，或者试验电压要求较高，对试验装置的电源容量相应的也有较高的要求，传统的工回频耐压装置往往单件体积大，重量重，不便于现场搬运，而且不便于任意组合，灵活性较差。