中试控股技术研究院鲁工为您讲解：串联谐振实验变压器（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

中试控股技术博士为您解答：串联谐振耐压试验室利用电抗器的电感与被试品电容实现串联谐振，这已经成为高电压试验的新的方向和潮流，在国内外得到了广泛的应用。

串联谐振有调感式和调频式两种：调感式采用可调节铁心气息的电抗器，通过调节电感量，使回路处于工频谐振状态，其缺点是噪音大，机械结构复杂，设备笨重，搬运困难。

调频式采用固定电感电抗器，通过调节励磁电源的频率使其与试验回路的固有频率相同，串、并联回路达到谐振状态，从而在试品上产生高电压或相对的大电流，达到试验对试品耐压试验的目的，其特点是试验设备体积小，重量轻，品质因素高，使用方便。

我们曾带着变频串联谐振耐压试验成套装置对35KV五星线2.3公里电缆做试验。当时用直流泄漏耐压试验时，泄漏电流较大，不能很明确的对电缆薄弱击穿等，对试验结果很难下结论，当换做谐振耐压试验时，B、C两相升压到5000V时立即放电至2000V，通过我们沿路对电缆巡查时，发现2#中间接头有放电的声音。实践证明变频耐压谐振能让我们更有效的发现问题的薄弱点。    

中试控股技术博士为您解答：变频谐振试验装置是利用无功补偿原理,在完成发电机、电缆以及GIS组合电器的耐压试验是只需要较小容量和较低电压的试验电源就可以成功完成.同时,该试验装置还可用于变压器、电流、电压互感器等的现场试验.这种试验方法安全可靠,并能有效地检出有绝缘缺陷的电气设备.

       1 变频谐振试验的原理

       变频谐振试验的原理是利用组合设备的等效电容和已知电感量的高压电抗器构成串联回路,通过变频电源调节试验电源频率使电路达到串联谐振.这时,电容器和电抗器的无功功率平衡.

       2 变频谐振系统的组件

       2.1 控制系统

       控制系统是变频谐振系统的心脏模块,它包含了所有的电子及控制模块.所有的模块放在一个控制柜中,操作屏在控制柜的上方,操作人员可以控制所有的功能、读取新的测量值(电压、频率、电流等)、观察系统的运行状态.三相桥式连接变频器的作用是将三相主电源电压转换成为可调幅方波电压,通过主回路开关取得三相线电压传送到6脉冲转换器整流,然后提供给电容组.方波输出电压由转换桥以需要的输出频率产生,输出电压的有效值通过调整脉冲宽度实现无级可调.所有的控制信号由微处理器产生,系统产生一个预设频率,或者自动将输出频率调整到谐振频率.高压系统根据操作人员的设置自动进行调谐,控制升压、耐压时间和关机.还可以通过设备的RS232接口与外部计算机联接,从而控制整个系统进行自动测量.

       2.2 励磁变压器

       励磁变压器的作用是将控制单元的输出变成谐振回路的输入.其一次线圈和控制单元相连,二次线圈则取决于高压回路的品质因数的期望值.励磁变压器可以做在电抗器的内部,或者做成独立单元.

       2.3 高压电抗器

       在谐振频率下,电抗器与负载将励磁方波电压变成理想正弦波.高压电抗器的参数选择必须充分考虑到试品功率和频率范围.

       2.4 多级组合型电抗器

单级电抗器组合后可以满足回路的优配置,保证输出电压和频率范围,每级电抗器的电压等级可以单独确定.这种电抗器的优点是组合方便、便于运输,缺点是运行工况时间短.箱式电抗器是专门为电缆现场试验设计的,为油浸式,自然冷却电抗器.可以采用电容式瓷套管输出,也可以采用电缆终端式回充SF6输出.输出的标准电缆成为系统的基本负载,与待测电缆的终端头相连.

       2.5 电压测量系统、耦合电容器和基本负载

       电压测量系统包括一个分压器和一个峰值电压表,电压表安装在控制柜中,电压值在操作屏上显示.分压器也可以当作耦合电容器和基本负载使用.在多级组合电抗器中,分压器是独立单元,而在SF6绝缘和箱型电抗系统中,分压器已经安装到电抗器中.

       2.6 试验参数

       试验参数主要包括:①试品的等效电容C:这个参数主要依靠经验的积累,或通过生产厂家获得;②试验用电抗器的电感量L:原则是选择使谐振频率在30～300Hz;③回路的谐振频率f:根据f=1/(2πlc)计算;④试验电流I:根据I=ωCU计算;⑤试验电压U:电压值的大小根据试验规程具体确定.

       3 变频谐振系统的应用和优点

       3.1 应用

       变频谐振系统应用,具体情况如下:①新安变、龙古变、官田变GIS的耐压试验;②110kV新安变、七里变、丰城变、洛舍变、西山变、高林变、前村变、塘南变等多座变电所主变的耐压试验;③织里变2公里长的10kV电缆耐压试验;④塘桥变、长超变35kV电容器电缆耐压试验;⑤横街变主变电缆共计12根一次完成;⑥青山变35kV压变耐压.

       3.2 优点

       大量的现场试验证明,变频串联谐振成套试验装置能够很好地满足现场试验高压系统的要求,具有如下优点:

       (1)试验电源容量较小,减轻了由于电源容量的不足对现场试验的制约;

       (2)试验装置体积小,电抗器采用多级或叠积式结构,便于运输和现场安装;

       (3)试验接线方便,操作简单,大大缩短了试验时间;

       (4)安全可靠性高,变频装置采用的IGBT及驱动回路输出波形失真度小,频率输出稳定性好;

       (5)具有良好的IGBT、过电流、过电压以及放电保护功能,能够保护设备及人身安全.如在耐压过程中发生击穿时,由于电路失去谐振条件,电源输出电流自动减小,试品两端的电压骤然下降,不会产生过电压,放电能量小,因此对试验装置和试品不会造成较大危害;

       (6)试验的等效性较好,采用接近工频(30～300Hz)的交流电压作为试验电源,无论是在等效性和一致性上都与50Hz/60Hz的工频电源非常接近,从而保证了试验结果的真实性和可靠性.实践证明,使用变频串联谐振系统不仅节约了大量人力和物力,还减少了试验时间及系统停电时间,提高了供电可靠性,取得了较好的经济效益和社会效益.