中试控股技术研究院鲁工为您讲解：10kv高压电缆中间接头测试装置

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置

11kV/300mm2电缆1km交流耐压试验，电容量≤0.3755uF，试验频率30-300Hz，试验电压28kV，试验时间5min。
10kV开关等电气设备的交流耐压试验，试验频率30-300Hz，试验电压不超过42kV，试验时间1min。

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：ZSBP系列变频串联谐振耐压试验装置，中试控股采用调节电源频率的方式，使得电抗器与被试电容器实现谐振，从而在被试品上获得高电压大电流，因其所需电源功率小、设备重量轻体积小在国内外得到了广泛应用，

是当前高电压试验的新方法和潮流。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。

被试品是否被穿可按下述各种情况进行判断： 
1、根据试验时接入的表计进行分析，一般情况下，若电流表突然上升，则表明被试品击穿（过流继电器动作，自动跳闸）。但当被试品的容抗XC  与试验变压器的漏抗 XL之比不大于2时，虽然被试品击穿，电流表指示也不会发生明显的变化，有时还可能出现电流表指示反而下降的情况。 
若出现这种情况，应根据在高压侧的测量电压装置高压侧的电压，被试品若击穿，其电压表只是要突然下降，而在低压侧测量的电压表也要下降，但有时很不明显。 
2、根据试验控制回路的状况进行分析。若过流继电器整定值适当，则被试品击穿时过流继电器动作，电磁开关即跳闸。若整定值过小，可以在升压过程中因被试品的电容电流过大而使过流继电器动作而跳闸。 
3、根据被试品状况进行分析。试验过程中，如被试品发出响声、断续放电响声、冒烟、产生气体、有焦臭味、及燃烧等都是不能容许的，应查明原因。如查明这种情况来自被试品绝缘部分，则可以认为被试品存在问题或已确实被。

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置主要技术参数
1.额定容量：44kVA
2.额定电压：22kV；44kV
3.额定电流：2A；1A
4.测量精度：系统有效值1.5级
5.工作频率：30-300Hz
6.装置输出波形：正弦波
7.品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)
8.波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%
9.输入电源：单相220或三相380V电压，频率为50Hz
10.工作时间：额定负载下允许连续60min；过压1.1倍1分钟
11.温    升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K
12.保护功能：过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能
13.环境温度：－20℃-55℃
14.相对湿度：≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米

ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置中试控股系统配置参数

(一)变频电源ZSXZ-4kW                                      1台

1)额定输出容量：4kW

2)工作电源：220/380±10%V（单/三相），工频

3)输出电压：0–400V

4)额定输入电流：10A

5)额定输出电流：10A

6)电压分辨率：0.01kV

7)电压测量精度：1.5%

8)频率调节范围：30–300Hz

9)频率调节分辨率：≤0.1Hz

10)频率稳定度：0.1%

11)运 行 时 间：额定容量下连续60min

(二)激励变压器ZSJL-3kVA

1)额定容量：3kVA

2)输入电压：0-400V

3)输出电压：1.5/3kV

4)结    构：干式

6)重    量：约35kg

(三)高压电抗器ZSDK-22kVA/22kV

1)额定容量：22kVA;

2)额定电压：22kV

3)额定电流：1A

4)电 感 量：110H/单节

5)品质因素：Q≥30 (f=45Hz)

6)结    构：干式

(四)电容分压器ZSFY-3000pF/50kV

1)额定电压：50kV

2)高压电容量：3000pF

3)介质损耗：tgσ≤0.5%

4)分 压 比：1000：1

5)测量精度：有效值1.5级

6)重    量：约8kg

(五)ZSBP-44kVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置补偿电容器ZSBC-20000pF/40kV

1)额定电压：40kV；

2)高压电容量20000pF；

3)重量：8kg；

一般应考虑以下几个因素： 
1、在被试品上可能产生过电压的数值、持续时间及其次数。如被试品遭受较高过电压的可能性极小，则可不必采用过高的试验电压；如被试品（如直接与架空线连接的发电机）可能遭受到较高的过电压时，则应适当提高试验电压的数值。 
2、电气设备设计时采用的绝缘水平。
3、设备绝缘的状况。设备在运行中由于各种条件的影响，使绝缘逐步劣化，绝缘性能下降，故在确定试验电压时，应考虑到绝缘损伤的程度和运行年限。例如，运行中设备的试验电压应为出厂时的75%~90%。

如何选择合适的变频串联谐振耐压试验装置？
为了选对规格，请提供以下技术参数
1、电力变压器：电压等级，大容量，试验性质（中性点耐压或全绝缘耐压）单相对地电容量；
2、电力电缆：电压等级，大长度，截面积；
3、发电机、电动机：电压等级（出口电压或称工作电压），试验电压（耐压值）单相对地电容量范围（如0.2-0.55uF等）；
4、开关、绝缘子、PT、CT、绝缘工器具、母线：电压等级（或称工作电压）；试验电压（耐压值）；
5、CVT效验：电压等级或称工作电压，试验电压（耐压值）电容量范围（如0.005-0.02uF）。

什么是串联谐振？ 
由于电力预防试验大多是对于大容量和高电压的电气设备，建议采用工频耐压进行绝缘性能的检测，也就是剔除了采用直流高压发生器对于电气设备绝缘性能检测的使用要求，虽两者都属于破坏性试验；

但经过长期的研究，采用工频耐压的方式相对于直流耐压稳定性，安全性要好，由于电气设备的容量大，电压高，往往像油浸式试验变压器一类的工频耐压设备无法满足测试要求，在国内，为了达到这一目的，基本通过变频串联谐振来实现测量。 
变频串联谐振，“变频”在串联谐振电路中，通过调整可变的频率范围产生谐振条件，“串联”是指在整个电路中的链接方式，串联时，电压相加，电流不变，“谐振”是指的谐振电路，组合起来就是我们常说的串联谐振试验装置。

串谐式限流器适用范围串谐式限流器在不同电压等级系统中应用时，其所需的电容量从而占用空间体积差别很大。表l给出了串谐式限流器应用在35、110、220、500kV系统中，且要求稳态短路限流值分别为10、20、30kA时，其所需的电容、电感值(忽略系统内感)。

 

    串谐式限流器具有原理、拓扑结构简单，正常运行模式下功耗接近于零、不影响系统运行、能实现串补功能，故障限流模式下能够实现有效限流、便于与继电保护配合等优点。

 

    本文对串谐式限流器从正常运行模式向故障限流模式过渡过程中的转移电流等进行了仿真研究，得出以下几点结论，这些结论在实际应用中应引起注意。

    1)串谐式限流器从正常运行模式切换到故障限流模式过程中，其谐振电容C与转换开关K之间会产生高频振荡转移电流，并在C两端引起振荡过电压，且振荡电流幅值与转换开关的闭合时间成振荡增幅关系、振荡电压幅值随着转换开关闭合时间的延迟成阶梯上升关系。

    2)在谐振电容C支路中串入适当的电感厶c可有效降低上述高频振荡的频率和幅值，但会抬高振荡回路中的临界阻尼电阻值，从而延长振荡衰减时间。

    3)可在转换开关K支路中串入适当阻尼电阻(如临界阻尼电阻的1／10)加速振荡衰减过程，但在短路限流期间阻尼电阻将要流过全部短路电流，因此其功耗极大，选择时应充分考虑承载容量。

    4)串谐式限流器应采用高速转换开关，确保线路发生短路时能够以最快的速度短接电容器、进入故障限流模式，否则其电容器及转换开关将工作在极其恶劣的条件下。

    5)在短路限流期间(断路器未跳闸切断故障回路之前)串谐式限流器的转换开关将承受全部系统短路电流与电容高频振荡电流，当其采用功率半导体器件构成时，应充分考虑能够承受这种运行工况。

通常逆变器要求功率可调,以满足不同负载的需求,而串联谐振逆变器的调功方式大体可分为两大类直流侧调功和逆变侧调功。

    直流侧调功

    直流侧调功方式是在逆变器的直流侧进行输出功率调节的方式,即通过对逆变环节输入电压值的调节实现对逆变器输出功率的调节。通常有两类直流侧调功方式相控整流调功和直流斩波调功。

1.相控整流调功

    整流电路采用全控或半控器件进行可控整流,通过调节触发角得到不同的整流输出直流电压供给逆变环节,从而改变逆变器输出功率。相控整流方式很大的不足是由于触发角直接影响到网侧功率因数,因此采用相控整流调功时会使系统网侧功率因数变低,同时也会给电网带来不同程度的谐波危害。另外,还有采用半控器件时系统调节响应快速性差等缺点。

    2.直流斩波调功

    直流斩波调功电路拓扑,即在整流与逆变环节之间加入DC/DC变换器,通过调节DC/D变换器的功率器件导通占空比来改变输出电压,从而调节感应加热电源的输出功率,该模式采用不控整流方式,大大降低了系统对电网的干扰,且提高了网侧功率因素但需在主电路增加一级直流调压和滤波电路,大大增加了电源的体积和成本,且斩波主开关器件工作在硬开关状态,开关损耗大,不易在高频及大容量系统中应用。

 

    逆变侧调功

 

    逆变侧调功即在逆变器侧通过对逆变桥功率器件开通关断的控制改变逆变器输出电压的有效值从而实现对逆变器输出功率的调节。常见的逆变调功方法主要有脉冲频率调制法、脉冲密度调制法、PWM调制法,下面分别进行介绍。采用逆变侧调功方案,就可以在直流侧采用不控整流,从而大大提高系统整体网侧功率因数,同时逆变侧功率调节的响应速度比采用直流侧调节要快。

    1.频率调制

    串联谐振电路的阻抗频率特性。如果让负载工作在感性状态下,那么负载阻抗将随频率的提高而提高,从而减小输出功率。频率调制的方式简单易行,而且容易实现软开关。但是调节范围有限,如果要求输出功率接近零,就要求开关频率达到无穷大,这显然是不可能的,所以只有在值较高的时候才比较有优势

    2.脉冲密度调制

    就是通过控制脉冲密度,从而控制输出平均功率,来达到控制功率的目的。也就是通过控制加热时间来控制功率。这种控制方法较容易实现,在传统的电阻加热的设备中比较常用。但是由于是间断加热,所以加热效果不好,使加热对象加热不均匀,这种方法较少用。

    3.脉冲宽度调制

    该方法通常采用不控整流桥和滤波电路为逆变桥提供稳定的直流输入电压,应用负载频率跟踪技术,使电流过零信号与基准桥臂驱动信号同步,通过调节逆变桥基准桥臂与移相桥臂的驱动信号之间的移相角,尽而改变输出电压脉宽,使得负载输出的正负交替电压之间插入一个零电压区,从而调节输出电压的有效值,实现功率调节。在这种控制方案下电路中的功率开关器件易实现ZVS或ZCS软开关,减少了开关损耗和电磁干扰,同时调功范围宽、速度快、功率因数高、负载适应性好,克服了整流调功和PFM调功的缺点,是目前一种较好的控制方案。而根据输出电压基波和输出电流的相位关系有三种移相调功方式：

    （1）容性移相PWM调功方式输出电压基波相位滞后输出电流

    （2）谐振移相PWM调功方式输出电压基波与输出电流同相位

    （3）感性移相PWM调功方式输出电压基波相位超前输出电流。