中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆试验谐振测试装置（电科院）

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

串联谐振试验中控制逆变器的方法有调幅控制和脉冲调频控制两种。脉冲频率调制方法实现起来比较简单，可以在下面两种情况下使用。 
1 )如果负载对工作频率范围没有严格限制,这时频率必须跟踪,但相位差可以存在而不处于谐振工作状态。 
2 )如果负载的Q值较高,或者功率调节范围不是很大,则较小的频率偏差就可以达到调功的要求。 
脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化,导致集肤深度也随之而改变,在某些应用场合如表面淬火等，集肤深度的变化对热处理效果会产生较大的影响,这在要求严格的应用场合中是不允许的。 
变频串联谐振试验装置是用于鉴定电气设备绝缘强度，它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是用来保证设备绝缘水平,避免发生绝缘事故的重要手段。因为变频串联谐振试验装置能充分反映电气设备在交流电压下运行的实际情况，能真实有效的发现绝缘缺陷。 

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

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。
该装置主要针110kV及以下电缆等所有电气主设备的交流耐压试验设计制造。电抗器采用多只分开设计，既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求，又能满足象6kV电缆这样的低电压的交流耐压试验要求，具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。
该装置主要由变频电源、激励变压器、电抗器、电容分压器组成。
我公司调频谐振装置主要功能及其技术特点：
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。
整个装置单件重量很轻，最大不超过60kg，便于现场使用。
装置具有多种工作模式，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、半自动模式、手动模式、
能存储，存入的数据编号是数字，方便的帮助用户识别和查找。
装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，同时液晶大屏幕显示测频和试验频率一致，方便使用者直观了解是否找到谐振点。
采用了ARM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。
技术特点归纳：先进的数字、功率技术；功率器件全部采用的德国英飞凌，日本富士的IGBT智能模块，芯片采用英特尔的原装器件等

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

随着电力系统应用技术的革新与发展，交联聚乙烯电力电缆(XLPE)在很多领域逐渐取代油浸纸绝缘电缆得到广泛应用，为检验投运前电缆的敷设和安装质量和投运后电缆的绝缘强度，都应对电缆进行耐压试验。计控厂电力试验车间负责本钢各级厂矿变电所、配电站的各种高压设备的绝缘检测和保护试验。多年来一直采用直流耐压手段对交联电缆进行绝缘强度的考核，直流耐压对于 XLPE 电缆可产生绝缘破坏的积累效应，从而加速电缆绝缘的老化、劣化，增加电缆接地、短路的故障率，威胁系统运行安全。实践证明，只有对电缆进行交流耐压，才能有效减少对绝缘的破坏程度，提高电缆运行寿命。近年来，经过短暂应用的超低频 0． 1HZ 耐压试验就其等效性还有待进一步研究，并且由于试验设备容量所限只能用于 10KV 及以下电缆的耐压试验。 早期检测电缆绝缘强度和绝缘状况的技术手段通常采用直流耐压手段，该项技术虽然具有试验容量低、试验效果直观等优点，但其试验机理不是模拟高压电气设备运行状况，并且对电缆造成潜在的运行危害，对于交联聚乙烯电力电缆(XLPE)采用直流耐压技术所存在的弊端主要表现在以下几个方面:

 (1)由于直流电压施加于电缆绝缘上时所形成的电场分布与交流电场不同，所以直流耐压试验不能真实反映被试电缆在运行状态下的过电压能力。

 (2)研究表明，基于 XLPE 电缆结构的特点，其具有存积单极性残余电荷的能力，在直流电场作用后，存积的残余电荷若不能有效的释放掉，投运后叠加在直流残余电荷上的交流电压峰值可能致使电缆发生击穿。

 (3)在对 XLPE 电缆进行直流耐压试验时，由于空间电荷效应的作用，施加于被试电缆绝缘上的电场强度可比电缆绝缘工作电场强度高十几倍，即便通过了直流耐压试验，被试电缆的绝缘也将受到严重的损伤。

 (4)XLPE 电缆致命的一个弱点使绝缘内易产生水树枝，一旦产生水树枝，在直流电压下会迅速转变为电树枝，并形成放电，加速了绝缘劣化，以致于运行后在工频电压作用下形成击穿。

 串联谐振基本原理

 变频串联谐振的等效性经国内外研究已经得到了普遍的认可，并得到了广泛的推广应用。变频串联谐振耐压试验方法是通过合理配置试验回路中的电容器、电抗器，并改变试验系统的试验频率(范围30 － 300HZ)，人为造成试验回路谐振，使试品上的电流大部分为容性电流与感性电流相减后电流，试品消耗的功率仅接近电源有功功率，从而有效降低

 试验电源容量，试验设备重量大大减轻。

 串联谐振电源在电力系统应用的优点

 变频串联谐振耐压试验装置具有如下优点(特点):

 (1)所需的试验电源的容量较小。依据串联谐振原理，被试品上的试验电压为电源电压的 Q 倍(Q为品质因数，一般大于 30)，即品质因数 Q 越高，所需试验电源的容量越小。

 (2)成套设备灵活、轻便。由于试验装置的谐振电抗器可以根据需要采用串并联方式使用，单体设备可以做的轻便灵活，单体重量可以大大减轻，适合于流动现场的使用。

 (3)输出电压的波形良好。由于谐振电抗器 L与被试品 Cx 构成的高压谐振回路是一个良好的滤波回路，因此，被试品 Cx 上获得的电压波形为良好的正弦波。

 (4)对被试品的破坏作用小。当被试品的绝缘薄弱部位被击穿时，谐振回路将失去谐振条件，高压回路和低压回路的电流会快速减小，可防止大的短路电流对击穿点的过分烧蚀，使被试品受到的损伤降到最低。

 (5)防止恢复过电压的产生，试品发生击穿时，因处于谐振状态，高电压随即消失，电弧瞬间熄灭，由于恢复电压的再建立过程很长，从而防止任何恢复过电压。

 由于谐振电路具有良好的选择性，在通信与电子技术中得到了广泛的应用。比如，串联谐振时电感电压或电容电压大于激励电压的现象，在无线电通信技术领域获得了有效的应用，例如当无线电广播或电视接收机调谐在某个频率或频带上时，就可使该频率或频带内的信号特别增强，而把其他频率或频带内的信号滤去，这种性能即称为谐振电路的选择性。所以研究串联谐振耐压试验装置有重要的意义，下面就以中试控股谐振耐压试验装置为例来分析耐压试验装置的结构。