中试控股技术研究院鲁工为您讲解：10KV高压电缆头测试装置

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。

电路谐振时阻抗值最小，当端口电压一定时，电路电流将达到最大值，如图1（b）所示，且该值的大小仅与电阻的阻值有关而与电感和电容无关。谐振时电感电压与电容电压数值相等、相位相反，为总电压的Q倍[4]，即。RLC串联电路的电流是电源频率的函数，即在电路的电感L、电容C和电源电压US不变的情况下，不同的R值得到不同的Q值，图2（a）所示为不同Q值时的电流幅频特性曲线。

 

为了研究电路参数对谐振特性的影响，通常采用通用谐振曲线，图2（b）所示为串联谐振电路的通用谐振曲线。通用谐振曲线的形状只与Q值有关，且曲线形状越尖锐，电路的选频性能越好。幅值大于峰值的0.707倍所对应的频率范围为通带宽，理论推导可得，由该式可知通带宽与品质因数成反比。

 

二、变频串联谐振应用分析

 

变频串联谐振其谐振频率，其中L为电抗器的电感值，如有几个电抗器串并联使用应考虑互感的影响；C为被试品及分压电容器的和，现场可以用电桥或介损仪进行实际测量获得。高压电流I=2πfCU，由被试品的电气参数和出厂耐压试验值，可确定现场的耐压试验电压U；有功功率P=1.2（P0+PK），其中P0为励磁变空载损耗，PK为电抗器额定有功损耗。

 

 

变频串联谐振试验过程中，励磁变的容量应大于有功功率P，并在励磁变最低输出电压满足试验要求的前提下尽量降低励磁变的变比，从而相应减小励磁变原边的输入电流。试验电源容量S=P+P1，其中P1为变频电源本身的损耗，由电源端输入电压为380V可得电源电流I1=。试验中电抗器的额定电压和电流也应大于试验电压和高压电流，当电抗器采取串并联以满足试验要求时，必须计算每个电抗器上所承受的电压和电流不超限值。

 

在现场试验中，通常采用16mm2以上的裸铜线接地，裸铜线其寄生电感在μH数量级，约0.1-1μH/m，直流电阻约0.1mΩ，如果接地线有弯曲环绕现象，电感量可增加到10-1000μH/m。试品绝缘通常在交流电压的正峰值或负峰值被击穿，试品被击穿瞬间试品上的电压最高，击穿后试品上的电压跌落到零的时间一般在0.1-10μs之间，具体情况与击穿点的实际情况有关。从放电能量上看，即使放电时，试品的最小电容量只有0.002μF，实际试验时试品电容量远大于该值。如以放电时频率为100kHz、地线寄生电感为1μH、放电电流为1000A计算，地线的寄生感抗XL==0.628Ω，地线可能产生的过电压Ud=If XL=1000×0.628=628V。如果地线连接不规范，寄生电感就会增大很多，产生的过电压可能更大，可危及变频电源及人身安全。所以高压试验系统必须一点可靠接地，分压器的接地点与大地的连接线应尽量短，接地线应粗、直、短，从而保证试验安全。

 

 

 

 

 

三、变频串联谐振应用范例

 

以某变电站220kV GIS导体对外壳耐压试验为例，产品出厂试验电压导体对地为460kV，现场交接试验电压值为出厂试验的80%，即368kV。试验设备采用变频式串联谐振耐压试验装置，试验按电气设备交接试验标准和规程进行[1，5]。试验时GIS设备所有气室均充额定压力SF6气体且微水测量合格，架空线、电力变压器、避雷器和保护间隙与GIS隔离开。导体对外壳耐压加压试验时，220kV GIS试验电压由#1主变220kV侧套管处施加，每次一相，其他两相与接地的外壳短接。变频串联谐振装置大电容量的电气设备(如大型发电机组、电力变压器、电力电容器、GIS、电力电缆等)在一定频率范围内的绝缘耐受与工频耐压具有一定的等效性，这样就为利用变频试验装置的电感与被试品的电容串联产生谐振电压来进行交流耐压试验提供了可能，且由于试验装置的励磁电压低、重量轻，非常方便于在施工现场使用。