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。

调感式装置最重要的部件就是电感量可调的铁芯电抗器，是采用调整电抗器的铁芯气隙来改变电抗器的电感。该装置的优点是电抗器的电感量可以做得很大，可以作大电容量试品的耐压试验,而且电感的大小可线性调节，完全可以根据试品电容量的大小使串联电路正好达到谐振点，通过先加一低电压调整电抗器的电感量使串联电路产生谐振再升高电压，再调整电抗器的电感量，直到试验电压下发生谐振，这样既安全，又能使电路达到完全谐振，缺点是电抗器制造复杂，装置重量增加。

变频式装置是依靠大功率变频电源调节电源频率，使电路达到谐振点装置所用的电抗器的电感量是固定的，试验电源的频率随电容的不同而变化，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，其优点是可正好达到谐振点，电抗器制作简单，重量轻，电路的品质因数高，缺点是需要大功率电源，对电源的电压及频率的稳定性有很高的要求，变频式的调节范围要大于调感式，随着电子装备的进步，现在一般多采用变频式的。

1.现场实际中串联谐振耐压试验的问题

我们在现场实际使用变频串联谐振装置中，经常会碰到试验回路的品质因数低、谐振频率低、试验回路电流大等一系列问题，这些应引起试验人员的注意。并应采取相应的措施来处理这些问题，以保证交流耐压试验的顺利进行。

2.试验回路的品质因数

试验回路的品质因数主要是由电抗器的本身特性决定的，但在实际工作中发现，10kV变频谐振试验装置在实际使用中的值通常比厂家提供的值大，而35kV及以上电压等级的变频谐振试验装置在现场使用中的值通常比厂家提供的值小，随着试验时间的增加Q值呈下降趋势，从而导致按照厂家提供的值选择的电源容量不能达到现场试验的要求，最严重的是试验电压达不到试验所要求的电压值，通过数据分析发现，在参数计算中，被试品的电容量、回路的电感量都是定值，但其中的Q值会随着现场的干扰、接线布置、天气情况、电抗器本身特性、摆放位置等各种因素的不同发生改变。

10kV电缆系统试验多在开关柜或环网箱处进行，高压引线不长，引线对Q值的影响不大；由于开关柜的间隔紧凑，空间小，使用高质量的粗绝缘线使损耗下降，值会比厂家提供的数值要高；对于35kV及以上电压等级的变频谐振试验装置在实际使用中的值通常会厂家提供的Q值小的情况，原因分析如下：

1）高压引线造成的影响

电气设备进行交流耐压试验时，因为被试品本身电容量比较小，高压引线对试验的影响不大，但是对户外配电装置整体进行交流耐压试验时，设备的安装高度随电压等级增加，电压等级越高，高压引线越长；随着高压引线逐渐变长，电晕损耗也随之增多，回路中等效电阻也增大，就会产生杂散电容，杂散电容是以并联的形式接入回路，使回路谐振频率下降，进而使Q值下降；同时周围电磁场的干扰也随之增大，使得Q值下降，因此，在进行高电压等级电气设备交流耐压试验时，应尽量采用波纹管高压引线进行试验。

2）环境天气的影响

①环境湿度高的状况下，引线电晕使损耗极大增加。同时周围电磁场的干扰也增大，使得Q值下降。

②温度高的状况下。回路等效电阻极大增加。使得Q值下降。

3）试验时间的影响

变频串联谐振装置与工频串联谐振装置都是用于电缆、变压器、发电机、GIS和SF6开关等的交流耐压试验。它们的工作原理如下：

原理图

我们已知，在回路频率f＝1/2π√LC时，回路产生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为系统品质因素，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。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CX上产生较高的试验电压。