中试控股技术研究院鲁工为您讲解：10KV及以上电缆耐压试验装置

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。

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。

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中试控股系统配置参数

(一)变频电源ZSXZ-4kW                                      1台

1)额定输出容量：4kW

2)工作电源：220/380±10%V（单/三相），工频

3)输出电压：0–400V

4)额定输入电流：10A

5)额定输出电流：10A

6)电压分辨率：0.01kV

7)电压测量精度：1.5%

8)频率调节范围：30–300Hz

9)频率调节分辨率：≤0.1Hz

10)频率稳定度：0.1%

11)运 行 时 间：额定容量下连续60min

(二)激励变压器ZSJL-3kVA

1)额定容量：3kVA

2)输入电压：0-400V

3)输出电压：1.5/3kV

4)结    构：干式

6)重    量：约35kg

(三)高压电抗器ZSDK-22kVA/22kV

1)额定容量：22kVA;

2)额定电压：22kV

3)额定电流：1A

4)电 感 量：110H/单节

5)品质因素：Q≥30 (f=45Hz)

6)结    构：干式

(四)电容分压器ZSFY-3000pF/50kV

1)额定电压：50kV

2)高压电容量：3000pF

3)介质损耗：tgσ≤0.5%

4)分 压 比：1000：1

5)测量精度：有效值1.5级

6)重    量：约8kg

(五)ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置补偿电容器ZSBC-20000pF/40kV

1)额定电压：40kV；

2)高压电容量20000pF；

3)重量：8kg；

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%。

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。

在GIS设备中的应用

气体绝缘开关设备在工厂整体组装完成以后或分单元进行调整试验,试验合格后以分单元运输的方式运往现场安装。运输过程中的振动、撞击等可能导致GIS元件或组装件内坚固件松动或移位;安装过程中,在联结、密封等工艺处理方面可能失误,导致电极表面刮伤或安装错位引起电极表面缺陷;安装现场可能从空气中进入悬浮尘埃。导电微粒杂质等,这些在安装现场通过常规试验将难以检查出来,对GIS的安全运行将是极大的威胁。

由于试验设备和条件所限,早期的GIS产品多数未进行严格的现场耐压试验。事故统计表明没有进行现场耐压试验的GIS大都发生了事故。因此,GIS必须进行现场耐压试验。

GIS的现场耐压主要包括交流电压、振荡操作冲击电压和振荡雷电冲击电压等3种试验方法。其中交流耐压试验是GIS现场耐压试验最常见的方法,它能够有效地检查异常的电场结构(如电极损坏)。

目前,由于试验设备和条件所限,现场一般只做交流耐压试验。IEC517和GB7674认定对SF6气体绝缘试验电压频率在10～300Hz范围内与工频电压试验基本等效。国内外大多采用调频式串联谐振耐压试验装置进行GIS现场交流耐压试验。

3.在发电机(电动机)交流耐压试验中的应用

发电机定子绕组对地或相间电容量大,如300MW水轮发电机定子绕组对地电容量高达1.7～2.5μF,工频耐压时电容电流达到25～35A,试验设备容量数千kVA,采用常规试验设备时,设备笨重。更为严重的是用常规大容量试验设备时,发电机定子绕组绝缘被击穿时的故障点短路电流大,会烧损铁芯,将造成很大的经济损失。根据国家标准GB/T16927.2-1997《高电压试验技术》第一部分6.2.1.1电压波形的规定“试验电压一般应是频率为45～65Hz的交流电压,通常称为工频试验电压。在在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC=1/XL，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。

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1. 所需电源容量大大减小。系列串联谐振试验装置是利用谐振电抗器和被试品电容产生谐振，从而得到所需高电压和大电流的，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倍（Q为品质因素）。

2. 设备的重量和体积大大减小。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小，一般为普通试验装置的1/5～1/10。

3. 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，有效地防止了谐波峰值引起的对被试品的误击穿。

4. 防止大的短路电流烧伤故障点。在谐振状态，当被试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐（电容量变化，不满足谐振条件），回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而采用并联谐振或者传统试验变压器的方式进行交流耐压试验时，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。所以，串联谐振能有效地找到绝缘弱点，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。被试品发生击穿闪络时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧立刻熄灭，装置的保护回路动作，切断输出。

技术指标

1、总体技术规范

输出试验电压： 0～1000kV 交流有效值

输出试验电流： 1～10A 交流有效值

输出频率： 20～300Hz

谐振电压波形： 正弦波，波形畸变率：<1%

被试品种类：各种电力变压器、电力电缆、发电机、GIS等设备。

工作制： 满功率输出下，连续工作时间30分钟

品质因数： 20～80，视不同的负载条件而不同

输入工作电源： 220V，50Hz.

环境温度： 0℃～+40℃

相对湿度： <95%RH，无凝露

海拔高度： 2000m以下

整套试验设备可根据被试品电容量的不同，确定由单个或多个谐振电抗器串、并联使用。

2、主要部件的技术规范

（1）变频控制单元

输入工作电源： 220V、 50Hz，电流5～250A

输出电压和电流：0～250V，电流5～250A

输出频率：20～300Hz，

频率调节细度：0.1Hz

最大输出功率：5～10000kVA

（2）励磁变压器

输入工作电源：250V 电流5～250A

输出电压和电流：0～10kV，电流1～10A

额定容量：5～50000kVA

（3）谐振电抗器：（每台谐振器的技术规范）

单台电抗器额定工作电压：20kV、40kV、60kV（有效值）

单台额定工作电流：1～10A（有效值）

（4）电容分压器

工作方式： 纯电容式

额定电压： 20kV、60kV、100kV、200kV、500kV、1000kV有效值

工作频率： 30～300Hz

测量误差： <1%

电容： 1000pF±5%

分压器低压臂电压： 100V1．主机找不到谐振点。

原因：系统谐振点在主机的输出频率范围之外；系统接线错误；

系统未可靠接地；高压采样反馈信号开路或连接不可靠；试品有故障。

排除方法：

1）检查接地装置可靠，接地连接线是否有断开点；

2）检查励磁变压器的高低压线圈的通断；

3）检查每一只电抗器的通断；

4）检查分压器的信号线的通断；

5）检查分压器的高低压电容臂的通断；

6）装置自身升压时没有谐振点，还需要检查补偿电容器的通断；

2．主机复位。

原因：主机供电电源波动；外界强磁场干扰；主机未可靠接地；

3．Q值偏低，即电压升不上去，或升不高。

现象：

1）调谐曲线是一条曲线，有较低的尖峰；

2）试验时一次电压较高，高压却较低，甚至在没有升到试验电压时，一次电压已经到达额定电压，回路自动降压；

原因：

1）电抗器与试品电容量不匹配，没有准确找到谐振点；

2）试品损耗较高，系统Q值太低；

3）励磁变压器高压输出电压较低；

4）高压连接线过长或没有采用高压放晕线

排除方法：

1）将补偿电容器并接入试验回路，加大回路电容量；

2）尽可能将多只电抗器串联，提高回路电感量；

3）提高励磁变压器的输出电压；

4）干燥处理被试品，提高被试品的绝缘强度，减少回路的有功损耗；

5）一般在设备较高电压输出时，采用高压放晕线，或将普通高压输出线改为较短的连线，一般不超过5米。

4．电源跳闸。

原因：谐振系统回路短路