中试控股技术研究院鲁工为您讲解：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。

下面我们就来了解下有关串联谐振试验装置的试验方法：

串联谐振装置

1、电流选择根据电气设备所需的电流IC选择串联谐振试验装置的额定输出电流IN，使其大于所需的电流IC，即IN＞IC而所需的电流IC可按下式进行估算，试验变压器的额定输出电流取IN＝770A。2、电压选择根据试验电压的要求，选择具有合适电压的串联谐振试验装置，使试验变压器的高压侧的额定电压UN大于试验电压UC，即UN＞UC；其次检查试验变压器所需的低压侧电压，是否能和现场的电源电压、调压器相匹配。串联谐振试验装置的电压值既要能满足发现被试品的绝缘缺陷，考核其绝缘的抗电强度，又要尽可能避免在试验过程中对绝缘造成较大的损伤，所以确定恰当的试验电压值意义重大。所以，串联谐振试验装置的额定电压设为UN＝330kV。3、串联谐振试验装置容量的选择选择串联谐振试验装置的容量应尽可能大于计算结果，因为试验线路、试验设备，本身对地存在杂散电容，使得估算的试验电流小于实际值的缘故。用50Hz电压进行试验，由于电缆线路的电容较大，做试验就需要大容量的试验变压器、调压器以及电源等串联谐振试验装置设备。4、串联谐振试验装置对绝缘缺陷的检测绝缘缺陷的检测是最严格、最有效和最直接的试验方法，它对判断电气设备能否继续参加运行具有决定性的意义，也是保证设备绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段。绝缘缺陷的检测是在接近运行条件的情况下，检验设备助绝缘水平。对设备来说，是一种破坏性试验。可能会对绝缘造成新的损伤或者加剧绝缘原有的损伤，但这些损伤在加压的时间内并未击穿显现出来，由于造成的绝缘损伤是不可恢复，永久性的，如果串联谐振试验装置继续投入使用，将会受到极大的危害。串联谐振在工作中的五大特点是什么?

特点一：电稳定性、可靠性高。系统采用进口功率元件作为功率变换的核心，电压输出和频率输出稳定，电磁兼容设计合理，保护功能完善，经过多次高压直接对地短路的测试，系统仍然保持完好，同时系统也有很强的过载能力。

特点二： 自动调谐功能强大。系统自动调谐时，从30Hz到300Hz自动扫频，显示扫频曲线，用户能直观地看到系统调谐过程;扫频完成后，系统根据扫频初步找到的谐振频点，在其±5Hz范围内以0.01Hz为分辨率进行频率细扫，最后精确锁定谐振频率

特点三：支持多种试验模式。系统支持"自动调谐+手动调压"，"自动调谐+自动调压"，"手动调谐+手动调压"等试验模式，推荐使用"自动调谐+手动调压"模式，既能快速找到谐振点，又能通过手动调压控制试验过程，安全性更高。

特点四：系统人机交互界面友好。试验参数设置、试验控制、试验结果等同屏显示，直观清晰，并具有自动计时及操作提示功能。全触摸屏操作及显示，具备试验数据保存和查询功能

特点五：保护功能完善。具备零位保护(电压输出控制旋钮不在零位时，禁止系统启动)，过压保护，过流保护，闪络保护等功能，保证了系统的可靠性。

串联谐振技术难点有哪些?

先说下串联谐振的历史，串联全谐振变换器曾经是上世纪60-70年代最流行的变换器,只要给出合适的死区时间,即可实现很好的软开关变换. 现代的数控技术给这一经典的变换电路增添了不少活力。串联谐振在技术难点主要有以下三项： ZCS 频率追踪控制、 ZVS 死区追踪控制、 ZCS_ZVS 交替追踪控制。那么面对这些串联谐振的技术难点又有哪些好的解决方案呢?什么样的串联谐振交频耐压谐振试验装置算是一个好的设备呢？可以通过以下几点说明：

1、利用高压回路中电抗与容型试品发生串联谐振产生高压，减少电源输入容量。

2、装置具有全自动功能，操作方便，体积小，便于携带。

3、控制电路采用双处理器结构，充分利用DSP芯片高效的数据处理能力，对数据实时采样、运算及对电压实时调节控制；采用STM32控制人机交互界面，操作方便，显示直观。

4、采用基于负载电流前馈的滤波电容电压外环电感电流内环的双环控制系统，使得在扫频过程中电压幅值稳定，具有良好的正弦化波形。

5、采用单极性倍频调制算法，使得滤波器的设计比较方便，输出电压波形良好。

工频交流耐压试验装置（又称串联谐振，变频串联谐振，串联谐振装置，串联谐振耐压试验设备，交流耐压试验装置）用于容性试品交流耐压试验的设备，那么主要使用范围

1、6kV-500kV高压交联电缆的交流耐压试验。

2、发电机的交流耐压试验。

3、GIS和SF6开关的交流耐压试验。

4、6kV-500kV变压器的工频耐压试验。

5、其它电力高压设备如母线、套管、互感器的交流耐压试验。

使用的环境以及电压的要求不同，对选择的高压试验操作台要求不同，那么价格也不同，联系供应商于之商谈也是很重要的。

对于电力系统的安全运行，串联谐振试验运用于电缆，电容器、发电机等具有大电容的电力设备的交流试验，采用高压谐振技术对大容量电气设备进行工频耐压试验已成电力市场主流。怎么判断和选择高压变频串联谐振交流耐压装置也是电力人都在思考的问题。

串联谐振交频耐压谐振试验装置是利用高压回路中电抗与容型试品发生串联谐振产生高压，检测测试品的绝缘程度。实验过程可采用手动与自动方式实现，所产生的高压可根据测试品的电压等级进行调整，范围广，可靠性高，稳定性好。谐振频率范围可达30~300Hz，接近于工频耐压试验。一、变频串联谐振有什么用处分析

在电阻、电感及电容所组成的串联电路中，当容抗与感抗相等时，电路中的电压与电流相位相同，电路呈现纯电阻性，此即为串联谐振。当电路发生串联谐振时，电路的阻抗Z=R，此时回路总阻抗值最小，回路电流最大值。图1（a）所示为电感和电容元件串联组成的一端口网络，其等效阻抗，当发生谐振时，其端口电压与电流同相位，即，由此可推得谐振角频率和谐振频率分别为，。定义谐振时的感抗或容抗 为特性阻抗ρ，则特性阻抗ρ与电阻R的比值即为品质因数Q。

电路谐振时阻抗值最小，当端口电压一定时，电路电流将达到最大值，如图1（b）所示，且该值的大小仅与电阻的阻值有关而与电感和电容无关。谐振时电感电压与电容电压数值相等、相位相反，为总电压的Q倍[4]，即。RLC串联电路的电流是电源频率的函数，即在电路的电感L、电容C和电源电压US不变的情况下，不同的R值得到不同的Q值，图2（a）所示为不同Q值时的电流幅频特性曲线。

为了研究电路参数对谐振特性的影响，通常采用通用谐振曲线，图2（b）所示为串联谐振电路的通用谐振曲线。通用谐振曲线的形状只与Q值有关，且曲线形状越尖锐，电路的选频性能越好。幅值大于峰值的0.707倍所对应的频率范围为通带宽，理论推导可得，由该式可知通带宽与品质因数成反比。

二、变频串联谐振应用分析

变频串联谐振其谐振频率，其中L为电抗器的电感值，如有几个电抗器串并联使用应考虑互感的影响；C为被试品及分压电容器的和，现场可以用电桥或介损仪进行实际测量获得。高压电流I=2πfCU，由被试品的电气参数和出厂耐压试验值，可确定现场的耐压试验电压U；有功功率P=1.2（P0+PK），其中P0为励磁变空载损耗，PK为电抗器额定有功损耗。

变频串联谐振试验过程中，励磁变的容量应大于有功功率P，并在励磁变最低输出电压满足试验要求的前提下尽量降低励磁变的变比，从而相应减小励磁变原边的输入电流。试验电源容量S=P+P1，其中P1为变频电源本身的损耗，由电源端输入电压为380V可得电源电流I1=。试验中电抗器的额定电压和电流也应大于试验电压和高压电流，当电抗器采取串并联以满足试验要求时，必须计算每个电抗器上所承受的电压和电流不超限值。

在现场试验中，通常采用16mm2以上的裸铜线接地，裸铜线其寄生电感在μH数量级，约0.1-1μH/m，直流电阻约0.1mΩ，如果接地线有弯曲环绕现象，电感量可增加到10-1000μH/m。试品绝缘通常在交流电压的正峰值或负峰值被击穿，试品被击穿瞬间试品上的电压最高，击穿后试品上的电压跌落到零的时间一般在0.1-10μs之间，具体情况与击穿点的实际情况有关。从放电能量上看，即使放电时，试品的最小电容量只有0.002μF，实际试验时试品电容量远大于该值。如以放电时频率为100kHz、地线寄生电感为1μH、放电电流为1000A计算，地线的寄生感抗XL==0.628Ω，地线可能产生的过电压Ud=If XL=1000×0.628=628V。如果地线连接不规范，寄生电感就会增大很多，产生的过电压可能更大，可危及变频电源及人身安全。所以高压试验系统必须一点可靠接地，分压器的接地点与大地的连接线应尽量短，接地线应粗、直、短，从而保证试验安全。