中试控股技术研究院鲁工为您讲解：10kv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。

变频串联谐振耐压试验装置组成部分：变频电源主机、激励变压器、电抗器、电容分压器、补偿电容器、测试附件组成。
元器件（纯进口）：功率器件：德国英飞凌，模块：日本富士IGBT，芯片：英特尔等

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

装置主要组成

1、变频电源  ZSBP-4kW

2、激励变压器       ZSJL-3kVA

3、高压电抗器       ZSDK-22kVA/22kV

4、电容分压器       ZSFY-3000pF/50kV

交流耐压试验是电力设备绝缘强度有效和直接的方法，是电力预防性试验的一项重要内容。 
此外，由于交流耐压试验电压一般比运行电压高，因此通过试验后，设备有较大的安全裕度，因此交流耐压试验是电力设备安全运行的一种重要手段。一般变频串联谐振试验装置来进行交流耐压试验。  
试验电压的确定 
交流耐压试验中，关键的问题就是正确选择试验电压的数值，一方面要求能保证绝缘水平，另一方面要考虑因试验电压过高而引起的绝缘劣化。

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：

1、装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能，过压过流保护值可以根据用户需要整定，试品闪络时闪络保护动作并能记下闪络电压值，以供试验分析。

2、整个装置单件重量很轻，便于现场使用。

3、装置具有三种工作模式：全自动模式、手动模式、自动调谐手动升压模式；方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。

4、能存储和异地打印数据，存入的数据编号是数字，方便识别和查找。

5、装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，扫频方向可以向上、向下选择，同时液晶大屏幕显示扫描曲线，方便使用者直观了解是否找到谐振点。

6、ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置采用DSP平台技术，可根据用户需要增减功能和升级，人机交换界面更为人性化。

7、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，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。

8、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。

9、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。

10、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。

11、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。

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。

大容量、高电压 GIS 耐压试验通常采用变频电压谐振的方法 ，通过调频变频使回路中发生电压谐振，使电压试验达到试验值。瀑布沟电站500KV GIS 室由6 条进线和 6条出线组成,采用串联谐振装直进行试验。谐振频率f=51.5 Hz ，最高耐受电流I=8.4A。只有GIS 的每一部件均已按选定的完整试验程序试验,电压元击穿放电，才认为整个 GIS 通过试验。

GIS 设备是 70 年代初期出现的一种先进的高压配电装置，英文名称为Gas-Insulated Switchgear （气体绝缘全封闭组合电气）简称GIS。

GIS 是以SF6气体作为绝缘介质，利用SF6极好的绝缘性能和灭弧性能，把断路器 、隔离开关、接地开关、TV 、TA 、避雷器 、母线、进出线套管 、电缆终端等元 件密闭组合在一起，所以称为“气体绝缘全封闭组合电气”。与传统敞开式配电装置相比，GIS 具有占地面积小、元件全部密封不受环境干扰、运行可靠性高而方便、检修周期长、维护工作量小、安装迅速、运行费用低、无电磁干扰等优点 。

在运输过程中由于机械振动、撞击等原因可能导致设备的元件或紧固件松动、位移。设备现场安装时，由于安装人员的粗心，造成连接电极表面处理不彻底，有划伤、毛刺或安装电极不到位；接口法兰面未按要求处理清洁，有杂质、灰尘或细小颗粒进人内部等情况有可能发生。为了防止这些意外因素造成内部事故，在设备安装完成后，需在现场对GIS进行绝缘检查和交流耐压试验。

1试验方法的选择

交流耐压试验通常有三种方法 ：（1）利用工频高压 试验变压器进行试验；（2）采用电抗器并联补偿进行试 验；（3）采用串联谐振装置进行试验 。对于大型 GIS设备，由于前两种试验方法需要使用试验变压器进行，其容量相当大（50－500 kVA），加之需同等容量的调压设备，整套设备将相当笨重，不便搬运，不利于现场试验。所以大容量 、高电压的GIS耐压试验通常采用变频电压谐振的方法，通过调节变频电源输出频率使回路中发生电压谐振，再调节变频电源输出电压使试验电压达到试验值。试验频率可在一定范围内调节，品质因数高，无“试验死区”，而且试验设备保护功能完善，可以有效地保护试品。

2串联变频谐振试验

2.1原理     

串联谐振装置的工作原理图

串联谐振装置的工作原理图如图 1、图2。

串联谐振工作原理计算公式

则 UC=qU ，即被试品上获得的电压为励磁电压的q倍。也就是说，利用额定电压较低的试验变压器，可以得到较高的输出电压。

由于输入功率P=UIcosφ ，谐振时，负荷为纯电阻性的，即cos φ＝l，故P=UI，而加在被试品上的容量PS是施加的电压 UC 和电流I的乘积，即P5=UJ=qUI=qP。由此可见，被试品上得到的容量为试验电惊容量的q倍。也就是说，用小容量的试验变压器可以对大容量的试品进行交流耐压试验。变频串联谐振装置使用大功率变频电源柜调节电源频率，使回路达到谐振，所用电抗器的电感量是不变的。试验电源频率随被试品电容量不同而改变，但应在 50－300 Hz 之间。

2.2  优点

变频串联谐振是谐振式电流滤波电路，能改善电源波形畸变，获得较好的正弦电压波形，有效防止谐波 峰值对被试品的误击穿。变频串联谐振工作在谐振状态，当被试品的绝缘点被击穿时，电流立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的数1/10。发生闪络击穿时，因失去谐振条件，除短路电流立即下降外，高电压也立即消失，电弧即可熄灭。其恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压断开电惊，所以适用于高电压、大容量的电力设备的绝缘耐压试验。如：GIS 变电所、高压交联电力电缆、发电机、大型变压器、隔离开关、互感器等。

2.3  试验要求

（1）GIS 试品应完全安装好，充气到额定密度，并进行密封性试验和气体湿度测量合格。

（2）已完成主回路电阻测量、各元件试验以及SF6 气体微水含量和检漏试验。

（3）所有电流互感器二次绕组接地 ，电压互感器二次绕组开路并接地 。

（4）GIS 主回路的每一部分及 GIS 的每一新安装部位都应进行耐压试验 。

2.4   试验电压的加压方法

若试验设备容量较小，试验时分相进行，其它非试相与外壳连接接地。从每相进出线套管进行加压，如果 试验设备容量允许，也可三相同时加压。试验中应使GIS 每个部件都至少施加一次试验电压。同时，要尽量减少固体绝缘的重复试验次数 ，以避免在同一部位多次承受电压而导致绝缘老化，所以在制定试验方案时，试验电压尽可能从不同部位施加。

2.5  交流耐压试验程序

（1）老练试验

GIS现场交流耐压试验的第一阶段是“老练净化”，其目的是清除GIS内部可能存在的导电微粒或非导电微粒。“老练净化”可使导电微粒移动到低电场区或微粒陷阱中和烧蚀电极表面的毛刺中，使其起不到危害绝缘作用。“老练净化”电压值低于额定电压值，时间可取数分钟。

（2）耐压试验

在“老练净化”过程结束后进行，一般为出厂试验耐压值的80%，时间为1min 。

3  在瀑布沟电站的应用

该电站5OOkVGIS室由6条进线和6条出线组成，含有18组线路开关及刀闸和两组母联开关、刀闸以及两回主母线。GIS 室与主变用500kV电缆连接，单回500kV电缆长度为686m。为考察 GIS和电缆一次元件是否存在绝缘缺陷，绝缘水平是否符合有关标准的规 定和厂家技术条件的要求，我们采用串联谐振装置进行试验 。

3.1 试验设备

30-300 Hz调频l000kV/48 A，测量范围0－ l000kV，不确定度（或准确度）1kV(0.5级）。高压兆欧表测量范围0－ 500TΩ；不确定度（或准确度）0.5级。

3.2   试验参数计算

（1） GIS 耐压试验

GIS 电容量Cl为 47000 PF，测量用电容分压器选取4只3000 PF, 4只标准串联组成分压器,则分压器电容量C2=3000 PF&pide;4=750 PF,分压器耐压值为 1000kV,总电容量C为GIS对地电容量与分压器电容量的总和，即

C = Cl + C2 = 47000PF + 750PF=47750 PF

选用200H/12A ,额定电压值为1000kV的串联电抗器。