中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆耐压调试仪（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

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
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。

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。

串联谐振在电力系统应用中的优点：
1、所需电源容量大大降低。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品的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，试验所需要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的减少。串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和大功率试验变压器，而且，谐振激磁电源只需要试验容量的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1/5-1/30.
3、改善输出电压的波形。谐振电源是谐振式滤波电容，能改善输出电压的波形畸变，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，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。

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

串联谐振原理在传统工频条件下,使用交流电压进行现场试验,试验设备需要提供很大的无功功率。由于现场搬运这些设备非常不方便,而且大电流的工作电源在现场也不易取得,因此,一般都采用串联谐振交流耐压试验设备。

 

串联谐振的基本电路如图1所示。当试验回路发生串联谐振时,存在下列关系:。串联电路的品质因数用Q表示,即:,则当发生串联谐振时,被试品电压可描述为:。

 

图1串联谐振基本电路由以上公式可知:

 

(1)串联谐振电路的谐振频率f0由电路自身的参数L和C确定,与试验电源的特征无关;

 

(2)试验电源的输出功率Us为外部回路所消耗的纯有功功率;

 

(3)试品两端的电压Uc为输入电压的Q倍。由于一般试验回路的Q值远大于1,因此串联谐振电路具有明显的电压放大作用;

 

(4)当电路发生串联谐振时,试验系统的电流I为纯阻性,试验电源无需向串联谐振试验系统额外提供无功功率,电源利用率较高;

 

(5)当试验电源频率一定时,可以通过调节串联电路的参数L或C,使电路的固有频率与试验电源输出信号的频率一致,则试验系统将会出现谐振现象;

 

(6)当电路参数固定、调节不便或范围受限时,通过改变试验电源输出信号的频率,使之与串联电路的固有频率一致,也可以产生谐振调节。根据调节手段的不同,串联谐振试验装置可分为调频式和调感式2种。调频式串联谐振试验装置(30～300Hz)主要用于电力电缆、GIS(包括HGIS)及SF6电流互感器等设备的耐压试验;调感式串联谐振试验装置(50Hz)主要用于变压器、电机等设备的耐压试验。谐振耐压试验需要大型的设备、复杂的人员组织。在高电压条件下工作,如果由于疏忽,人员与带高电压设备的距离小于安全距离时,极有可能发生人身伤亡事故;由于错接试验回路或错加更高的试验电压,很可能造成试验仪器或被试电气设备的损坏。为了有效防止意外事故的发生,应在思想高度重视的基础上,加强安全技术措施。

 

 

 

 

 

2试验准备阶段的安全技术措施2.1加强人员的技术培训和安全意识培养有一批技术精湛的试验人员是保证试验安全进行的重要保障。由于谐振耐压试验开展的时间比较短,良好的培训是非常关键的。在熟悉谐振耐压试验的原理、被试品结构、整个试验过程和各种情况下可能发生的现象后,试验人员才能根据所把握的客观的科学规律,结合每一次试验现场的具体情况,分析试验现象和数据,及时对试验结果、被试品状态及整个试验过程做出正确、有效的判定。

 

2.2认真制订试验方案串联谐振试验是一项复杂的试验,在试验之前必须制订好严格的试验方案。

 

(1)要组织好人员,明确不同人员的职责。现场试验负责人、实际操作负责人、操作监护人及现场安全负责人等要各负其责;同时,要事先通知设备厂家、现场安装人员、监理及业主代表等人员,以监督和确认试验过程及结果。

 

(2)要根据试验对象要求选择试验仪器。不同电气设备耐压所需配置的试验设备不完全一样。因交流耐压试验需要设备较多,所以一定要准备齐全,不能到试验现场才发现试验仪器不配套或短缺。

 

(3)根据试验规程和产品出厂报告要求,制订详细试验方案并在试验中按步骤执行。

 

2.3试品完成常规试验在进行交流耐压试验前,必须预先进行各项非破坏性试验,并对各项试验结果进行综合分析,判定该设备是否含有缺陷。若发现设备存在问题,需预先进行处理,待缺陷消除后,方可进行缺陷耐压试验。如果常规试验执行不力或试验结果不合格就进行交流耐压试验,设备出现的破坏性后果将由试验单位承担。每次交流耐压试验的准备到实施都具有复杂性,涉及到众多人员、机具及试验设备,所以在常规试验没确认合格之前不能贸然进行交流耐压试验。

 

3试验实施阶段的安全技术措施3.1试验前应采取的安全技术措施3.1.1对试验电气设备进行安全因素分析与评估应根据现场情况对试验电气设备进行安全因素分析与评估。开展电流互感器试验时,如果互感器和断路器及隔离刀闸通过引线相连,这就扩大了带电范围。这就要明确相关带电设备的出厂耐压数据。如果断路器耐压低于电流互感器耐压,则需要拆除断路器和互感器之间的引线。另外,对于扩建变电站试验,试验经常是在周围电力设备运行时开展的,这就需要考虑试验电压和周围设备运行电压的叠加问题,安全距离的考虑因素应大于正常要求的安全距离。对变电站扩建部分500kV SF6电流互感器进行耐压试验时,最大试验电压应达到880kV,安全距离不小于7～10m,否则将危机整个变电站的安全运行。表1交流试验安全距离。

 

4结束语由于谐振耐压试验工作环境的多样性,要求试验人员能够不断提高试验技术水平,加强总结。