中试控股技术研究院鲁工为您讲解：10kv电缆耐压试验电压试验装置

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。

串联谐振时的电压关系：

 

谐振时各元件的电压分别为 URO = RI O = US ULO = jω0LIO = jω0L U s R = jQUs UCO = j 1 ω0C o =| j 1 ω0C US R =| jQUS 即谐振时电感电压和电容电压有效值相等，均为外施电压的 Q 倍，但电感电压超前外施电压 90°，电容电压滞后外施电压 90°， 总的电抗电压为 0。在电路 Q 值较高时，电感电压和电容电压的数值 都将远大于外施电压的值，所以串联谐振又称电压谐振。常见的试品如变压器、GIS 系统、SF6 断路器、电流互感器、电 力电缆、套管等均为容性，系统配备的电抗器为感性，试验时先通过 调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件 下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振， 变频电源较小的输出电压就可在试品上产生较高的试验电压。在实际现场应用中试品上的高压电压和低压电压遵循以下公式：U 试 = QU 激 其中：U 试为高压谐振试验电压，Q 为系统串联谐振的品质因数， U 激为激励变压器输出电压。10 例如：假设系统串联谐振的品质因数 Q 为 30，激励变压器选择 16kV 的抽头，激励变压器额定输入电压为 400V，如果激励变压器输 入电压为 100V 时，高压电压计算步骤如下：①计算激励变压器变比 激励变压器变比 N=激励变压器所选抽头电压/输入额定电压 即：N=16kV/400V=16000/400=40 ②计算激励变压器输出电压 激励变压器输出电压=激励变压器输入电压*激励变压器变比 即：U 激=100V*40=4kV ③计算高压谐振试验电压 高压谐振试验电压=激励变压器输出电压*系统品质因数 即：U 试=4kV*30=120kV 故系统最终的高压谐振试验电压为 120kV。随着如今电力工业的发展，设备电压等级越来越高，在电力预防性或是交接试验中，试验设备的电压等级相应也越高。在众多试验设备中，串联谐振使用愈加广泛。在高电压等级串联谐振中，常会见到谐振生产商配给用户的绝缘底座，那么在试验过程中，绝缘底座起到什么作用呢？

1、绝缘底座首先是起到绝缘的作用。避免因为绝缘等级不够产生爬电、放电、闪络等影响试验进程。

2、防止电抗器因为漏磁通产生涡流、发热、机械振动等引起试验效率的降低、噪音等问题。

3、降低叠装难度，增加安全系数。中试控股在现场使用中，由于试验条件的限制，环境因素导致如叠装太高造成的重心不稳，危及试验人员或是设备安全等问题

那么知道绝缘底座的重要性，如何配置绝缘底座呢？

下面以中试控股ZSBP-520kVA/520kV串联谐振耐压试验装置为例浅谈绝缘底座在串联谐振中的重要作用。如下图：

该图中把520kV分成10节电抗器，单节电抗器52kVA/52kV，在这套系统中配备两个绝缘底座，中试控股串联结构采用433结构，即先是4节串联然后与第一级绝缘底座上的3节电抗器串联，再通过高压输出端与第二级绝缘底座上的三个电抗器串联。最后由第二级绝缘底座上的电抗器输出520kV的高压。之所以采取这种串联结构，不仅是因为降低叠装的难度外，更是因为电压等级决定的。

在国标GB/T 2900.19《高电压试验技术和绝缘配合》中提到高压绝缘与绝缘材料、表面污垢、湿度、大气压等多种因素决定。综合多种因素以及复杂的补偿系数，按电压有效值在200V时绝缘距离为1mm。那第一级绝缘底座所承受的电压就是四节电抗器输出的电压208kV，故第一级绝缘高度在1010mm左右，如下图：

通过4节与第一级绝缘底座上的3节串联，7节电抗器输出电压364kV，与第二级绝缘底座上的3节电抗器串联，中试控股那么第二级绝缘底座上的电压与地之间有364kV的压差，所以第二级绝缘底座高度在1760mm左右，如下图：

通过上述，整套系统采用433的叠装结构，不仅是因为在降低叠装难度，中试控股增加试验可靠性的同时兼顾绝缘底座绝缘性能，避免试验过程中因为放电造成的闪络等异常现象。

试想，如果整套装置采用其他组合方式，那么会有什么其他的影响呢？这个问题就留给大家讨论。变频串联谐振由变频电源、激磁变压器、电抗器和电容分压器组成。被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式；分压器并联在被试品 上，用于测量被试品上的谐振电压，并作过压保护信号；调频功率输出经激励变压器耦合给串联谐振回路，提供串联谐振的激励功率。 变频串联谐振试验装置是运用串联谐振原理，利用励磁变压器激发串联谐振回路，调节变频控制器的输出频率，使回路电感L和试品C串联谐振，谐振电压即为加到试品上电压。变频谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验。

励磁变压器接线需要准确：在这种实验中一般使用10KV、35KV、110KV的电压。如果变频串联谐振设备用来充当电缆的耐压装置，励磁变压器大多是接在低端；如果是同时充当中高压和低压的耐压装置就需要把励磁变压器低端和高端分开来连接，低压连低端，高压连高端；如果是与低、中、高压电缆相连就应该将高端与高压电缆相连，其余两根非高压电缆都连在励磁变压器的低端。

串联谐振

串联谐振接线试验

励磁变压器接线：如果作为电机的耐压装置，串联谐振电路应当连接在励磁变压器的低端。在这种状况下变频串联谐振可以同时连接高压和低压电线。

连接电抗器及电容分压器：如果与串联谐振设备的这两个构件相连的电缆长度都很短。这种情况下至少要将两节电抗器串联起来，与电压高低没有太大关系，以防回路不能发生谐振。

电抗器的连接：在使用串联谐振进行耐压试验时。如果被试品是是电容较低的原件或者是开关，就应该将所有的电抗器串联在回路中。这样做是为了防止出现谐振不能正常进行情况。