中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆主绝缘交流耐压试验装置（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

由于并联电抗器在试验回路中以感性负载呈现，因此需要在试验回路中增加大量的容性负载来补偿无功，根据感应电压试验要求，试验的电压要达到1.8Ur／√3，由于并联电抗器在设计中间隙铁芯的伏安特性在铁磁材料饱和与非饱和状态下存在拐点，根据法拉第电磁感应原理，感应电动势为：

E=4.44fNφ 

式中．E——感应电动势

f——频率

N一绕组匝数

φ一磁通量

从上式可以看出，当感应电动势增加时，欲保持磁通密度不变，在匝数一定的情况下，就必须相应提高试验频率，因此并联电抗器感应电压试验时，试验电源的频率一般为150Hz~200Hz为宜。

 并联电抗器的感应电压试验在高电压下需要很大的无功功率，必须要有额定容量足够的电源，根据GB1094.3-2018《电力变压器第3部分：绝缘水平、绝缘试验和外绝缘空气间隙》中关于带有局部放电测量的感应电压试验(IVPD)的规定，试验电压施加于电抗器绕组两端，在不大于0.4×UI／√3的电压下接通电源，升高电压至0.4×UI／√3，进行背景局放量的测量，再升至1.2×UI／√3，保持至少1分钟以进行稳定的局放测量，然后升至测量电压1.58Ur／√3，保持至少5min以进行稳定的局放测量，再升至增强电压1.8 Ur／√3，保持时间按下述：

(1)当试验频率等于或小于2倍额定频率：Imin。

(2)当试验频率超过两倍额定电压频率时：120×额定频率/试验频率（s），不少于15s。

增强电压保持之后立刻不间断地将电压降至测量电压保持1h并进行局放量测量，完毕后，降低电压至1.2× UI／√3，保持1min并进行稳定的局放测量，然后降至0.4×UI／√3，再次进行背景局放量的测量，最后，将电压降至0.4×UI／√3的电压下，切断电源。

试验持续时间如图1所示。

图1并联电抗器ACLD试验加压顺序

在施加试验电压的1h期间，每隔5min监测并记录放电量，高压侧放电量的连续水平不大于100pC，且过程中局放水平的增量不大于50pC。

2试验方案的确定与参数计算

根据前述的串联谐振原理和并联电抗器感应电压试验要求，以一台500kV并联电抗器为例，其参数见表1。

设计一种新的并联电抗器感应电压试验回路，该方法采用一台特高压中间变压器，参数见表2，其低压端连接电容器组作为容抗补偿，试品作为感抗，供电电源使用变频电源，其通过励磁变一端连接中间变压器高压端中性点，另一端连接试品中性点，整个回路呈一个串联谐振回路，如图2所示。

图2：试验接线原理图

试验前，为保证谐振条件，必须确定并联电抗器的感抗和补偿电容器组的容抗，然后根据确定的试品感抗和补偿容抗来调节变频电源的频率，以达到谐振状态：由于局放频率较高，一般试品及中间变的入口电容都需考虑，进行补偿计算时，试品及中间变的感性无功功率、容性无功功率及有功功率都应当考虑在内，进而对合成后的参数进行精确计算。

通过能量积分法计算得中间变入口电容3 501pF(高压侧)，试品入口电容1 250pF，试品套管电容量544pF，中间变套管电容量，试品电感5.4505H，进而计算中间变及试品的有功损耗为300kW。

3试验方案计算

局放试验拟选定频率为200Hz，中间变变比K=6.5，励磁变变比K=11.11；中间变与试品在1.8倍额定电压下的有功损耗为300kW，具体计算过程见表3。

4中试控股详细讲解试验过程与结果

按照图2接线方式试验，利用多通道感应电压检测仪检测高压首端感应电压型号，加压顺序按图1要求，每隔5min记录一次试验结果，试验过程中变频电源输出电压、电流稳定，补偿电容组工作正常，试验结果如表4所示，满足技术协议感应电压量小于100pC的要求，表明该并联电抗器试验刻个，同时也验证了新的并联电抗器感应电压试验方法的可靠性。