中试控股技术研究院鲁工为您讲解：低压电缆耐压试验标准装置

ZSBP-600KVA/400KV变频串联谐振技术标准配置

110KV电缆,S=300mm2 500m

220KV电缆,S=500mm2 300m

110KV.220KV开关，变压器.刀闸试验。

110KV.220KV开关、主变，GIS试验。

参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频串联谐振技术标准配置：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。

ZSBP-600KVA/400KV变频串联谐振技术标准配置

1.变频串联谐振试验装置以调整输出频率激发串联谐振.

2.变频串联谐振耐压成套装置包括以下基本部件：

变频电源、励磁变压器、高压电抗器、电容分压器及附件等。

中试控股以下环境条件下能够不影响正常试验：

温度范围：—10～45℃

海拔高度：≤2000m 相对温度：≤90%

3.3系统技术参数如下：

a、输出电压波形：正弦波，波形畸变率≤0.5%

b、输出分辨率：0.1HZ

c、输出频率范围：30～300 HZ

d、额定负载下连续运行时间：30min,且各部件温升≤35K

e、品质因数：30～300

f、不稳定度：0.01%

g、系统测量精度：1.0级

h、输入工作电源：380V、50HZ

i、系统噪声：≤60分贝

3.4系数使用功能：

a、具备手动试验/自动调谐/自动试验三种模式，并可任意切换。

b、具备大屏幕显示，可指示：输出电压(有效值)及输出频率等。

c、具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能。

d、具备过压、过流保护功能，并可任意整定设置。

e、具备放电保护功能，在高压发生闪络时，可自动降电源，同时可以提示“电保护”及相关信息。

f、具备掉电保护功能。

g、具备过热保护功能。

h、具备零值保护功能，系统和变频电源只能零启动、零退出。

i、具备各种数据打印功能。

j、具备系统故障自诊断功能。

三、本装置特点：

1、主机保护功能齐全，有过流、过压、闪络、过热、零值升压、掉电保护等功能，出厂前经满负载试验合格。

2、励磁变压器箱为双层铝塑结构，美观轻巧。高压侧圈为三组线圈，且线圈有原件过压保护。

3、电抗器可任意组合串联或并联。

串联谐振在电力系统中应用的优点：

1、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。

2、设备的重量和体积大大减少。串联谐振电源中，不但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，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。

3、改善输出电压的波形。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，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

4、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。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，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。所以，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。

5、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。

二、我公司调频谐振装置主要功能及其技术特点：

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，方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。

工作模式为：全自动模式、手动模式、自动调谐手动升压模式.

4、能存储和异地打印数据，存入的数据编号是数字，方便的帮助用户识别和查找。

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、采用了DSP平台技术，可以方便的根据用户需要增减功能和升级，也使得人机交换界面更为人性化。

简易读懂：变频串联谐振耐压试验装置可以做什么?

变频串联谐振成套耐压试验装置适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验，主要针对电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管、支柱绝缘子、电抗器、母线、隔离开关、输电线路、发电机、电动机、熔断器、电容器、接触器、配电箱、绝缘材质、变电站系统的交流耐压试验，对被测试品做承受过电压预防交流试验和交接交流试验。

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

采用了调节电源的频率的方式使得电抗器与被试电容器实现谐振，在被试品上获得高电压大电流，是当前高电压试验的一种新的方法和潮流，在国内外已经得到广泛的应用。

采用了专用的SPWM数字式波形发生芯片，频率分辨率16位，在20~300Hz时频率细度可达0.1Hz；采用了正交非同步固定式载波调制方式，确保在整个频率区间内输出波形良好；功率部分采用了先进的IPM模块，在小重量下确保仪器稳定和安全。

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）。

串谐计算

为了用户更好更快的完成试验，多用计算公式可以节约时间和少带设备

注意事项及常见问题

1、高压试验请注意安全，严格按照高压试验的规范来操作。检查/修改试验接线时，请先关闭本系统，并切断电源。

2、串联谐振系统支持的最高电压为800Kv，实际能够升到的高压由激励变压器决定，请根据试验电压调换合适的激励变压器。

3、如果开机后发现变压器发出非正常声音，请立即关闭本系统并切断电源，检查变压器接线是否正确。

4、正常“停机”采用逐步降压停机的方式，保护停机直接快速停机，遇到紧急情况可以直接断开空开直接关机。

5、如果自动扫频失败，请检查接线或重设扫频范围。

6、本系统试验电压为峰值采样（国标要求），如果系统显示的高压跟万用表显示的高压差别大，请检查“试验参数”中的“分压变比”是否正确填写。

变频电源有如下几个显著的特点：

?       波形为脉宽电压调节的方波。

?       内部由ARM控制，操作功能得到优化,操作简单。

?       自动扫频，寻找谐振点.频率范围30-300Hz,可设置扫频范围，扫频最大耗时40秒钟(全频扫)， 频率分辨率0.01Hz。

?       自动试验，用户可设置试验程序，试验程序分为5段，系统自动按设置的程序完成试验过程。

?       耐压时自动跟踪电压，电压正常波动时自动调整电压到目标电压，异常波动时提示用户电压异常波动，由用户根据试验情况进行操作。

?       实时显示试验状态，用户可根据试验状态进行相应操作。

?       强大的保护功能：过流保护，过压保护和闪络保护，过热保护，高压异常保护，软/硬件同时保护，确保安全。

?       试验数据保存，可即时打印试验数据，也可将数据保存以备下次打印。

?       数据查询功能,根据试验日期查询以往的试验数据。

本文对串谐式限流器从正常运行模式向故障限流模式过渡过程中的转移电流等进行了仿真研究，得出以下几点结论，这些结论在实际应用中应引起注意。

    1)串谐式限流器从正常运行模式切换到故障限流模式过程中，其谐振电容C与转换开关K之间会产生高频振荡转移电流，并在C两端引起振荡过电压，且振荡电流幅值与转换开关的闭合时间成振荡增幅关系、振荡电压幅值随着转换开关闭合时间的延迟成阶梯上升关系。

    2)在谐振电容C支路中串入适当的电感厶c可有效降低上述高频振荡的频率和幅值，但会抬高振荡回路中的临界阻尼电阻值，从而延长振荡衰减时间。

    3)可在转换开关K支路中串入适当阻尼电阻(如临界阻尼电阻的1／10)加速振荡衰减过程，但在短路限流期间阻尼电阻将要流过全部短路电流，因此其功耗极大，选择时应充分考虑承载容量。

    4)串谐式限流器应采用高速转换开关，确保线路发生短路时能够以最快的速度短接电容器、进入故障限流模式，否则其电容器及转换开关将工作在极其恶劣的条件下。

    5)在短路限流期间(断路器未跳闸切断故障回路之前)串谐式限流器的转换开关将承受全部系统短路电流与电容高频振荡电流，当其采用功率半导体器件构成时，应充分考虑能够承受这种运行工况。

通常逆变器要求功率可调,以满足不同负载的需求,而串联谐振逆变器的调功方式大体可分为两大类直流侧调功和逆变侧调功。

    直流侧调功

    直流侧调功方式是在逆变器的直流侧进行输出功率调节的方式,即通过对逆变环节输入电压值的调节实现对逆变器输出功率的调节。通常有两类直流侧调功方式相控整流调功和直流斩波调功。

1.相控整流调功

    整流电路采用全控或半控器件进行可控整流,通过调节触发角得到不同的整流输出直流电压供给逆变环节,从而改变逆变器输出功率。相控整流方式很大的不足是由于触发角直接影响到网侧功率因数,因此采用相控整流调功时会使系统网侧功率因数变低,同时也会给电网带来不同程度的谐波危害。另外,还有采用半控器件时系统调节响应快速性差等缺点。

    2.直流斩波调功

    直流斩波调功电路拓扑,即在整流与逆变环节之间加入DC/DC变换器,通过调节DC/D变换器的功率器件导通占空比来改变输出电压,从而调节感应加热电源的输出功率,该模式采用不控整流方式,大大降低了系统对电网的干扰,且提高了网侧功率因素但需在主电路增加一级直流调压和滤波电路,大大增加了电源的体积和成本,且斩波主开关器件工作在硬开关状态,开关损耗大,不易在高频及大容量系统中应用。

 

    逆变侧调功

 

    逆变侧调功即在逆变器侧通过对逆变桥功率器件开通关断的控制改变逆变器输出电压的有效值从而实现对逆变器输出功率的调节。常见的逆变调功方法主要有脉冲频率调制法、脉冲密度调制法、PWM调制法,下面分别进行介绍。采用逆变侧调功方案,就可以在直流侧采用不控整流,从而大大提高系统整体网侧功率因数,同时逆变侧功率调节的响应速度比采用直流侧调节要快。

    1.频率调制

    串联谐振电路的阻抗频率特性。如果让负载工作在感性状态下,那么负载阻抗将随频率的提高而提高,从而减小输出功率。频率调制的方式简单易行,而且容易实现软开关。但是调节范围有限,如果要求输出功率接近零,就要求开关频率达到无穷大,这显然是不可能的,所以只有在值较高的时候才比较有优势

    2.脉冲密度调制

    就是通过控制脉冲密度,从而控制输出平均功率,来达到控制功率的目的。也就是通过控制加热时间来控制功率。这种控制方法较容易实现,在传统的电阻加热的设备中比较常用。但是由于是间断加热,所以加热效果不好,使加热对象加热不均匀,这种方法较少用。

    3.脉冲宽度调制

    该方法通常采用不控整流桥和滤波电路为逆变桥提供稳定的直流输入电压,应用负载频率跟踪技术,使电流过零信号与基准桥臂驱动信号同步,通过调节逆变桥基准桥臂与移相桥臂的驱动信号之间的移相角,尽而改变输出电压脉宽,使得负载输出的正负交替电压之间插入一个零电压区,从而调节输出电压的有效值,实现功率调节。在这种控制方案下电路中的功率开关器件易实现ZVS或ZCS软开关,减少了开关损耗和电磁干扰,同时调功范围宽、速度快、功率因数高、负载适应性好,克服了整流调功和PFM调功的缺点,是目前一种较好的控制方案。而根据输出电压基波和输出电流的相位关系有三种移相调功方式：

    （1）容性移相PWM调功方式输出电压基波相位滞后输出电流

    （2）谐振移相PWM调功方式输出电压基波与输出电流同相位

    （3）感性移相PWM调功方式输出电压基波相位超前输出电流。