中试控股技术研究院鲁工为您讲解：直流耐压试验装置

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。

一、RLC串联谐振的基本表现

在RLC串联电路中，电抗X的值决定电路的性质。当X>0时，电路呈感性;当X<0时，电路呈容性;当X=0时，电路呈阻性，电压和电流同相，电路的这种状态叫串联谐振。

下面做两个实验，进一步验证串联谐振的典型现象，深入探究串联谐振的条件、特点、规律和具体运用。

[实验1]：

在实验电路中，保持电源电压不变，使电源的频率由低到高变化，我们可以观察到指示灯由暗逐渐变亮，当电源频率增大到一定数值时，指示灯的亮度达到最亮程度，

继续增大电源频率，指示灯又逐渐变暗。

[实验2]：

在实验电路中，我们把电容C换成可调电容，保持电源电压和频率不变，改变可调电容C的大小，使其电容量由小逐渐变大，我们也能观察到指示灯由暗逐渐变亮，当可

调电容增大到某一数值时，指示灯亮度达到最大程度，继续增大可调电容容量，指示灯又逐渐变暗。

二、串联谐振的基本条件

1、串联谐振的定义：在RLC串联电路中，当电路端电压和电流同相时，电路呈电阻性，电路的这种状态叫串联谐振。

2、串联谐振的条件

当电路处于串联谐振状态时，电路呈电阻性，有Z=[R+2+(X-L-XC)+2]开方=R，根据X-L=X-C得，ωL=1/ωC，所以有f=f-0=1/2π(LC)的开方。

3、分析电路实现谐振的方法：

(1)当电源频率一定时，可调节L或C的大小来实现谐振。

(2)当电路参数L、C一定时，可改变电源频率来实现谐振。

三、串联谐振的特点

1、阻抗最小，且为纯电阻

Z=[R+2+(X-L-X-C)+2]的开方=R。

2、电路中电流最大，并与电源电压同相I=I-0=U/R。

3、电路两端电压等于总电压，电感和电容两端的电压相等，且相位相反，其大小为总电压的Q倍(电压谐振)。

U-L=I-0X-L=U/RX-L=ω-0LU/R=QU

U-C=I-0X-C=U/RX-C=U/RCω-o=QU

其中，Q=ω-0L/R=1/ω-0CR=ρ/R

Q为串联谐振电路的品质因数。

深度分析：根据上式可知，减小电阻R的阻值，则电路消耗的能量就小，电路品质因数就高;增大线圈的电感量L，线圈储存的能量就多，在耗能一定时，电路的品质因数

就高，说明电路的品质就好。

4、当电路发生串联谐振时，电能仅供给电路中的电阻消耗，电源和电路间不发生能量转换，而电感与电容间磁场能和电场能的转换。

四、串联谐振的实践及运用

串联谐振电路常用来对交流信号进行选择，例如收音机中的选择电台信号，即调谐，就是利用了串联谐振原理;对讲机中的选择信号，也是利用谐振原理进行的;各种接

收机中的选台都是利用了串联谐振的原理。

1、选台原理：

当外加电源u-S的频率f=f-0时，电路处于谐振状态，此时，电路中的总阻抗Z=R;当f≠f-0时，称为电路处于失谐状态，若fX-C，电路呈感性。

2、通频带或频带宽度

在实际应用中，规定把电流I范围在(0.707

3、理论分析表明，串联谐振的通频带为B=Δf=f-2-f-1=f-0/Q

频率f在通频带以内(即f-1

4、Q值越大，说明电路的选择性越好，但频带较窄;反之，若频带越宽，则要求Q值越小，而选择性就越差;所以，选择性与频带宽度是相互矛盾的两个物理量。

5、当感抗和容抗大于电阻，即X-L=X-C>R时，则U-L和U-C都高于电源电压，为电源电压的Q倍，如果电压过高，可能击穿线圈和电容器的绝缘层，造成安全隐患，因

此，在电力工程中一般应避免发生串联谐振现象。

6、在无线电工程上，常用串联谐振以获得较高的电压。如发生串联谐振，电容或电感元件上的电压常高于电源电压几十倍或上百倍，所以串联谐振又称为电压谐振。