中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆的串联谐振试验装置（电力院）

ZSBP-108KVA/108KV变频串联谐振耐压试验装置

全自动模式、半自动模式、手动模式

实时显示试验状态，用户可根据试验状态进行相应操作。

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：变频串联谐振耐压试验装置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。

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

参数

变频串联谐振耐压试验装置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。
1、输入:电压220V或者380V ±10%
2、频率：45/65Hz
3、输出电压：0-250V
4、输出波形：正弦波
5、频率调节范围：30-300Hz
6、频率分辨率：0.01Hz
7、频率稳定度：0.1%
8、频率步进值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
9、电压分辨率：0.1kV
10、电压测量精度：1.5%
11、电压步进值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
12、运行连续工作时间：60分钟

全套系统的配置用法说明：
变频电源单独可靠接地。
激励变压器一般有好几个高压端输出：
用于10kV电缆的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压低一些的电压端，比如2kV；
用于35kV电缆的耐压装置，35kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压较高一点的电压端，比如3-4kV；
用于110kV电缆的耐压装置，110kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压高端比如5-6kV；（110kV变压器）
用于110kV互感器，组合电器，开关等的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压高端比如10--15kV；
电抗器和分压器：本装置含有自检功能即不带任何被试品情况下可以自谐升压；电抗器必须保证2节以上叠在一起串联起来和分压器组成谐振回路产生高压。被试品的连线一般接在比较重的电抗器顶端，这样不至于被张力拉倒。电抗器使用时，电抗器底部不要放在金属板上面，因为电抗器是个开口磁路，试验时和铁板会产生涡流长时间会烧坏电抗器。
产品概述
1、目前在国际和国内已有越来越多的XLPE交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原来的充油油纸绝缘的电力电缆。但在交联电缆投运前的试验手段上由于被试容量大和试验设备的原因，仍沿袭使用直流耐压的试验方法。近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对XLPE 交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。有的研究机构观点认为XLPE 结构具有承储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿。国内一些研究机构认为，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同。直流试验也不能真实模拟运行状态下电缆承受的过电压，并有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺的缺陷。因此，使用非直流的方法对交联电缆进行耐压试验就越来越受到人们的重视。同时，各种大型变压器的交流耐压试验，火力及水力发电机的交流耐压试验也定期进行。这些设备的试验要求的试验设备容量大，，通常情况下采用谐振的方法进行试验，但必须是在工频条件下或等效工频条件下进行。等效工频条件一般采用45—65HZ的频率范围，但是很多试验单位要求30-300HZ试验电源对这类设备进行交流耐压试验。另外还有一种低频设备，0.1HZ的超低频设备耐压仪，他有一个弊端就是电压很难做到很高，在行业里推广使用一直没有得到用户的大面积认可。串联谐振装置的应用很快就得到市场的认可，他是真实模拟运行状态施加电压，能够很快的发现被试设备本身状态情况。
我公司系列串联谐振装置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交联橡塑电力电缆，66kV、110kV、220kV的组合电器（GIS）的变频交流耐压试验，水力和火力发电机或电力变压器等的工频交流耐压试验。其基本原理是采用可调节（30-300HZ）串联谐振试验设备与被试品电容谐振产生交流试验电压。由于电缆的电容量较大，采用传统的工频试验变压器很笨重、庞大、大电流的工作电源现场不易取得，因此一般都采用串联谐振交流耐压试验设备。其输入电源的容量显著降低，重量减轻，便于使用和运输。初期都采用调感式串联谐振设备（50HZ），但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因此现在大多采用变频谐振，可以得到更高的品质因数（Q值），并具有自动调谐、多重保护、以及降低噪音、灵活的组合方式、单件重量轻等优点。

结构： 采用干式结构,绝缘耐热等级H级,满足干式变压器国家规范要求；高﹑低压绕组间和铁芯设静电屏蔽,既作为励磁变,又是隔离变；内置过电压保护,防止击穿反击。

为了防止电击，接地导体必须与地面相连。在与本产品输入或输出终端连接前，应确保本产品已正确接地。
注意所有终端的额定值：为了防止火灾或电击危险，请注意本产品的所有额定值和标记。在对本产品进行连接之前，请阅读本产品使用说明书，以便进一步了解有关额定值的信息。
在有可疑的故障时，请勿操作：如怀疑本产品有损坏，请本公司维修人员进行检查，切勿继续操作。
请勿在潮湿环境下操作
请勿在易爆环境中操作
保持产品表面清洁和干燥

这套串联谐振的频率在30到300直接才能运行，超过300或者低于30都是无效的。

到了这里很多客户可能直接以0.0033uF为电容值，直接去计算频率值，这样是不对的，我们的分压器中铭牌表示了2500PF的电容值。所以需加上2500PF。这样还不够，知道了电容值，还需要知道电感值。这里一节电抗器铭牌表示的电感为60H,电流为1.25A。这样我们就可以算出频率值和电流值了。对于被试品电缆一节电抗器就可以完成了。

开始接线-仪器组装连线

将变频电源接上380V电源、电源输出线接上激励变压器、按激励变压器面板图纸对激励变压器进行接线及切换夹片。用专配的可拖地电压输出线接电抗器，电抗器在和分压器连接，分压器也有专配的数据线2根，这里只用其中一根线（另根备用，）与变频电源连接。然后将变频电源、激励变压器、分压器上的接地端子分别接地。很多客户会忘激励变压器X尾端也要需接地，这里需要特别注意。

最后对现场试验可以接补偿电容，也可以不接，如何接上补偿电容在计算频率时需要加上补偿电容值，反之不加。加上补偿电容时直接将补偿电容并联在分压器上，接地端子接地就可以了。补偿电容在做主变时需要接，因为主变电容值很小，所以在做主变时会接上补偿电容。

仪器与电缆连线

将电抗器与分压器之间引出一根线直接连接到需试验电缆相上即可，电缆另外两相及屏蔽线接地，电缆另端树丫式分开。注意：在连接电缆前需为电缆做绝缘试验，确认每相与地及相与相之间绝缘完好。

接线完成后开通电源，开机，对变频电源进行设置，主要修改2个地方，一个为试验电压，一个为耐压时间。完成设置后第一次试验为自动试验，第二次为手动试验

自动试验

直接进入自动试验界面，点击自动试验，试验将动找谐振点，升压，计时及降压

手动试验

可以手动调整频率找谐振点，用手动升到所需电压，点击开始计时，计时完成，点击降压停机

在现场讲解了2种操作模式（手动和自动），现在试验已经完毕，大家清楚了吗？在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC=XL，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。

在电力系统中，当电压过高时，可能击穿绝缘介质，损坏电气设备;在无线电电路中，则常利用谐振的特点达到有选择的传递信号的目的。电感或电容上产生的电压到底是电源电压的多少倍|我们用品质因数Q来表示。

在收音机电路中，品质因数Q值越大，很容易就可以检测出需要的信号，它的选择性越好，好的电路。但是在实际中，Q值并不总是越大越好，比如音频放大，我们所要选择的频率不是一个单一的频率，我们希望放大的是整个声音频带范围内的信号，也就是通频带要宽越好，这样才能保证信号不出现失真，由于Q与通频带宽度存在矛盾，此时一般选择一个适中的值。

因此串联谐振又称电压谐振。

谐振时电感和电容两端的等效阻抗为0，相当于短路。

阻抗条件，谐振后虚部相等符号相反。串联阻抗等于0，并联阻抗等于无穷大。就是在谐振的时候，串联电路谐振电流无穷大;并联电路谐振电压无穷大(理论值)。

在电阻、电容、电感串联电路中，出现电源、电压、电流同相位现象，叫做串联谐振，其特点是：电路呈纯电阻性，电源、电压和电流同相位，电抗X等于0，阻抗Z等于电阻R，此时电路的阻抗最小，电流最大，在电感和电容上可能产生比电源电压大很多倍的高电压，因此串联谐振也称电压谐振。

谐振电压与原电压叠加，并联谐振：在电阻、电容、电感并联电路中，出现电路端电压和总电流同相位的现象，叫做并联谐振，其特点是：并联谐振是一种完全的补偿，电源无需提供无功功率，只提供电阻所需要的有功功率，谐振时，电路的总电流最小，而支路电流往往大于电路中的总电流，因此，并联谐振也叫电流谐振。

在电阻、电容和电感串联的电路中，感抗Xl和Xc的作用是直接相减的。如果满足一定条件，恰好使Xl=Xc，则电路的电抗等于零，电路中的电流和电压相位相同，没有无功功率在电阻与电感、电容间交换。电路的这种状态称为串联谐振。

电路谐振条件是Xc=Xl，即ωL=1/ωC，由此可得电路固有谐振条件为f0=1/(2π√LC)。