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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜耐運行時間測試儀

參考型號：ZSBP-135kVA/108kV變頻串聯諧振試驗裝置

執行標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

作用：對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗，電源：采用220V及380V兩種，操作模式：全自動、半自動、手動

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ZSBP-135kVA/108kV變頻串聯諧振試驗裝置可以做什么? 

ZSBP-135kVA/108kV變頻串聯諧振試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗，主要針對10KV及以內的電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗。
ZSBP-135kVA/108kV變頻串聯諧振試驗裝置組成部分：變頻電源主機、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器、補償電容器、測試附件組成。

1·執行標準：《電力設備專用測試儀高壓諧振試驗裝置》，DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018；
2·作用：對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗；
3·可以完成交流被測試品：電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、隔離開關、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統等各種被試品的預防交流試驗和交接交流耐壓試驗；
4·電源：采用220V及380V兩種；
5·操作模式：全自動、半自動、手動；
6·元器件（純進口）：功率器件：德國英飛凌，模塊：日本富士IGBT，芯片：英特爾等。

特點
1·ZSBP-135kVA/108kV變頻串聯諧振試驗裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要整定，試品閃絡時閃絡保護動作并能記下閃絡電壓值，以供試驗分析；
2·裝置具有多種工作模式，方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度；
3·工作模式為：全自動模式、半自動模式、手動模式；
4·存儲，存入的數據編號是數字，方便的幫助用戶識別和查找；
5·裝置自動掃頻時頻率起點可以在規定范圍內任意設定，同時液晶大屏幕顯示測頻和試驗頻率一致，方便使用者直觀了解是否找到諧振點；
6·采用了ARM平臺技術，可以方便的根據用戶需要增減功能和升級，也使得人機交換界面更為人性化；
7·技術特點歸納：先進的數字、功率技術；功率器件全部采用的德國英飛凌，日本富士的IGBT智能模塊，芯片全部采用英特爾的原裝器件等；
8·波形為脈寬電壓調節的方波；
9·內部由ARM控制，操作功能得到優化,操作簡單；
10·自動掃頻，尋找諧振點.頻率范圍30-300Hz,可設置掃頻范圍，掃頻耗時40秒鐘(全頻掃)， 頻率分辨率0.01Hz；
11·自動試驗，用戶可設置試驗程序，試驗程序分為5段，系統自動按設置的程序完成試驗過程；
12·耐壓時自動跟蹤電壓，電壓正常波動時自動調整電壓到目標電壓，異常波動時提示用戶電壓異常波動，由用戶根據試驗情況進行操作；
13·實時顯示試驗狀態，用戶可根據試驗狀態進行相應操作；
14·強大的保護功能：過流保護，過壓保護和閃絡保護，過熱保護，高壓異常保護，軟/硬件同時保護，確保安全；
15·試驗數據保存，可即時打印試驗數據，也可將數據保存以備下次打?。?br /> 16·數據查詢功能,根據試驗日期查詢以往的試驗數據。 
參數
ZSBP-135kVA/108kV變頻串聯諧振試驗裝置適用范圍
1、35kV/300mm2電纜1km的交流耐壓試驗，電容量≤0.1945uF，試驗頻率30~300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。
2、35kV主變的交流耐壓試驗，電容量≤0.015uF，試驗頻率45~65Hz，試驗電壓不超過75kV，試驗時間1min。
3、10kV/300mm2電纜3km的交流耐壓試驗，電容量≤1.1265uF，試驗頻率30~300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。
4、35kV開關、互感器的交流耐壓試驗，試驗頻率30~300Hz，試驗電壓不超過100kV，試驗時間1min。
5、10kV主變的交流耐壓試驗，電容量≤0.015uF，試驗頻率45~65Hz，試驗電壓不超過50kV，試驗時間1min。

如何選擇合適的10KV及35KV串聯諧振交流耐壓裝置？
為了選對規格，請提供以下技術參數 
1·電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質（中性點耐壓或全絕緣耐壓）單相對地電容量；
2·電力電纜：電壓等級，大長度，截面積；
3·發電機、電動機：電壓等級（出口電壓或稱工作電壓），試驗電壓（耐壓值）單相對地電容量范圍（如0.2-0.55uF等）；
4·開關、絕緣子、PT、CT、絕緣工器具、母線：電壓等級（或稱工作電壓）；試驗電壓（耐壓值）；
5·CVT效驗：電壓等級或稱工作電壓，試驗電壓（耐壓值）電容量范圍（如0.005-0.02uF）。

ZSBP-135kVA/108kV變頻串聯諧振試驗裝置：就是做耐壓試驗的設備，它是為了滿足大容量的被試品要求，而研發的設備。它是一套組合設備，為了耐壓試驗能順利準確地進行，針對不同被試品，串聯諧振裝置的組件是不同的。所以，請務必準確選型，技術部為您量身制定選型方案。

系統配置及其參數

1、激勵變壓器7.5kVA/1.5/3/6kV/0.4kV     1臺

a)    額定容量：7.5kVA；

b)    輸入電壓：0-400V，單相；

c)    輸出電壓：1.5/3/6kV

d)    結    構：干式；

e)    重    量：約55kg；

2、變頻電源7.5kW/220/380V     1臺

a)    額定輸出容量：7.5kW

b)    工作電源： 220/380±10%V（單/三相），工頻

c)    輸出電壓：0 –400V，單相，

d)    額定輸入電流：18.75A

e)    額定輸出電流：18.75A

f)    電壓分辨率： 0.01kV

g)    電壓測量精度：1.5%

h)    頻率調節范圍：30 – 300Hz

i)    頻率調節分辨率：≤0.1Hz

j)    頻率穩定度：0.1%

k)    運 行 時 間：額定容量下連續60min

l)    額定容量下連續運行60min元器件最高溫度≤65K;

m)    噪 聲 水 平：≤50dB

n)    可實現以下功能

1）變頻電源的放置為縱向和橫向，特別適合現場操作及觀察；

2）內外部具備特殊減震橡膠支撐腳和保護鋁箱，可有效減緩運輸中的顛簸震動和吊裝時的沖擊。保證了變頻電源的長期穩定性和可靠性；

3）參數顯示：觸摸或外接鼠標大屏幕液晶界面顯示系統

可顯示諧振電壓(即試驗前設置的目標電壓)、試驗頻率、測量頻率、低壓電壓、低壓電流、耐壓時間、過壓保護、過流保護、閃絡保護、階段升壓及階段計時、操作模式切換、電容，電感，頻率互換計算、參數查詢等, 還可顯示頻率曲線、電壓曲線等可直觀地判斷當次試驗諧振頻率準確及穩定性；

4）參數設置：大屏幕觸摸液晶彩屏和外接鼠標直接完成各種參數的設置，可對起始頻率、終止頻率、起始電壓、階段升壓和計時、測量分壓器變比、激勵變變比、過壓保護、過流保護、閃絡保護、試驗模式、電容電感頻率互換計算、參數設置提示以及幫助等參數進行設置或選擇；

5）試驗模式：觸摸屏和外接鼠標操作，有全自動、半自動、手動三種運行狀態。具備升壓、調諧（含手動、自動）、分段加壓和計時、運行狀態、模式切換、故障提示、電容電感頻率互換計算功能等；

6）保護功能及其信息提示：具備高壓過壓保護、低壓過流、過流保護，以及失諧保護、零位、閃絡保護、緊急停機、欠壓保護等多重保護功能；

7） 數據存儲功能：試驗結果保存（手動保存）、打印、上傳、回查等

① 試驗結果：手動或自動試驗完畢后，在試驗結果界面中可顯示出試驗時的詳細參數，當試驗發生中斷時，可提示中斷狀態?？蓪当４嬖诖鎯ζ髦校摯鎯ζ鳛榉且资Т鎯ζ鳎杀４?0次試驗記錄；

② 數據查詢：可將已保存的試驗結果數據顯示到屏幕上，同時具有USB接口，可將數據輸出打印或利用設備所攜帶打印機打印；（打印機屬客戶自選，若客戶有此需求，須在合同中予以特別寫明）

8）自動穩壓功能：系統根據設定的試驗電壓或手動升壓結果，自動跟蹤并維持穩定的試驗電壓，電壓穩定度可達1.0%；

9）調頻范圍及頻率分辨率均可設定：調頻范圍可設為30～300Hz、45～100Hz、200-300Hz、按需設置，可加快調諧過程；頻率分辨率根據需要，可預設為0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz、或1.0Hz，在調諧效率與調諧精準度之間取得優化平衡；

10）頻率調節分為粗調和細調，并可自動尋找試驗諧振點，保證諧振頻率在整個試驗過程中不發生漂移；

P）重  量：約12kg；

3、高壓電抗器33.75kVA/27kV   4節

a)    額定容量：33.75kVA;

b)    額定電壓：27kV；

c)    額定電流：1.25A；

d)    電 感 量：100H/單節；

e)    品質因素：Q≥30 (f=45Hz)；

f)    結    構：干式；

g)    重    量：約40kg；

4、電容分壓器110kV/1000pF   1套

a)    額定電壓：110kV；

b)    高壓電容量：1000pF；

c)    介質損耗：tgσ≤0.5%；

d)    分 壓 比：1500：1

e)    測量精度：有效值1.5級;

f)    重    量：約15kg；

流，當電抗器采取串并聯以滿足試驗要求時，必須計算每個電抗器上所承受的電壓和電流不超限值。

 

在現場試驗中，通常采用16mm2以上的裸銅線接地，裸銅線其寄生電感在μH數量級，約0.1-1μH/m，直流電阻約0.1mΩ，如果接地線有彎曲環繞現象，電感量可增加到10-1000μH/m。試品絕緣通常在交流電壓的正峰值或負峰值被擊穿，試品被擊穿瞬間試品上的電壓最高，擊穿后試品上的電壓跌落到零的時間一般在0.1-10μs之間，具體情況與擊穿點的實際情況有關。從放電能量上看，即使放電時，試品的最小電容量只有0.002μF，實際試驗時試品電容量遠大于該值。如以放電時頻率為100kHz、地線寄生電感為1μH、放電電流為1000A計算，地線的寄生感抗XL==0.628Ω，地線可能產生的過電壓Ud=If XL=1000×0.628=628V。如果地線連接不規范，寄生電感就會增大很多，產生的過電壓可能更大，可危及變頻電源及人身安全。所以高壓試驗系統必須一點可靠接地，分壓器的接地點與大地的連接線應盡量短，接地線應粗、直、短，從而保證試驗安全。

三、變頻串聯諧振應用范例

 

以某變電站220kV GIS導體對外殼耐壓試驗為例，產品出廠試驗電壓導體對地為460kV，現場交接試驗電壓值為出廠試驗的80%，即368kV。試驗設備采用變頻式串聯諧振耐壓試驗裝置，試驗按電氣設備交接試驗標準和規程進行[1，5]。試驗時GIS設備所有氣室均充額定壓力SF6氣體且微水測量合格，架空線、電力變壓器、避雷器和保護間隙與GIS隔離開。導體對外殼耐壓加壓試驗時，220kV GIS試驗電壓由#1主變220kV側套管處施加，每次一相，其他兩相與接地的外殼短接。變頻串聯諧振裝置大電容量的電氣設備(如大型發電機組、電力變壓器、電力電容器、GIS、電力電纜等)在一定頻率范圍內的絕緣耐受與工頻耐壓具有一定的等效性，這樣就為利用變頻試驗裝置的電感與被試品的電容串聯產生諧振電壓來進行交流耐壓試驗提供了可能，且由于試驗裝置的勵磁電壓低、重量輕，非常方便于在施工現場使用。現就變頻串聯諧振試驗裝置的原理、特點和在實際應用中的幾點體會進行闡述。

     一、變頻串聯諧振耐壓試驗裝置的原理

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  發生串聯諧振的基本原理是：在R-L-C電路中

 

  變頻串聯諧振裝置的原理

 

  由電工知識得到：Uc=I/ωC,UL=I*ωL，UR=I*R，U=Uc+UL+UR，當LRC串聯回路中的感抗與試品容抗相等時，電感中的磁場能量與試品電容中的電場能量相互補償，試品所需的無功功率全部由電抗器供給，電源只提供回路的有功損耗。電源電壓與諧振回路電流同相位，電感上的電壓降與電容上的壓降大小相等，相位相反。由圖1可知，當 ωL=1/ωc，回路的諧振頻率f=1/2π√LC，也就是說，電路發生串聯諧振，電源提供很小的勵磁電壓，試品上就能得到很高的電壓,電源頻率為諧振頻率。

 

二、變頻串聯諧振耐壓試驗裝置的特點

 

利用串聯諧振原理在回路中產生高電壓,一般頻率為30~300Hz。串聯諧振中的直流高壓發生器原理如下圖2表示：

 

當電源頻率(f)、電感(L)及被試設備電容(C)滿足下式時回路處于串聯諧振狀態此時：f=1/2π√LC，回路中電流為I=Ulx/R,被試設備電壓為Ucx=I/ωCx輸出電壓與勵磁電壓之比為試驗回路的品質因數：Q=Ucx/Ulx=(ωL)/R，由于試驗回路中電阻R很小，故試驗回路品質因數很大。一般正常時可達50以上，既輸出電壓是勵磁電壓50倍，因此用較低容量的試驗變壓器就能得到較高的試驗電壓。這樣就解決了在一般的交流耐壓試驗中試驗變壓器容量不能滿足試驗要求的問題。而此時電容量與電感的關系為ωL=1/ωc，因為對某個試品而言，電容量是固有的，試驗用可調電感的價格也非常昂貴，因此解決問題的途徑就引到了改變電源頻率回路的諧振頻率，在初始電壓下調節回路的頻率，觀察Uc的變化達最大值時，增加或減小頻率時諧振電壓都要下降，這時的頻率為諧振頻率，這時的電壓為諧振點電壓，增加勵磁電壓就能升高諧振電壓，從而達到試驗電壓目的。另外，由于試驗回路是處于諧振狀態，回路本身具有良好的濾波作用，電源波形中的諧波分量在設備兩端大為減小，從而輸出良好的正弦波形。當試品放電或擊穿時，即回路中等值電容被短路，諧振條件被破壞，電壓明顯下降，恢復電壓上升緩慢，試品上不發生暫態過電壓，且電源供給的短路電流受到電抗的限制而減少，從而限制被試設備的損壞程度。福建省第二電力建設公司電力試驗所自開展交流