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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜試驗諧振測試裝置（電科院）

ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

全自動模式、半自動模式、手動模式

實時顯示試驗狀態，用戶可根據試驗狀態進行相應操作。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置采用了調節電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。
采用了專用的SPWM數字式波形發生芯片，頻率分辨率16位，在20~300Hz時頻率細度可達0.1Hz；采用了正交非同步固定式載波調制方式，確保在整個頻率區間內輸出波形良好；功率部分采用了先進的IPM模塊，在小重量下確保儀器穩定和安全。

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置組成部分：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。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

串聯諧振試驗中控制逆變器的方法有調幅控制和脈沖調頻控制兩種。脈沖頻率調制方法實現起來比較簡單，可以在下面兩種情況下使用。 
1 )如果負載對工作頻率范圍沒有嚴格限制,這時頻率必須跟蹤,但相位差可以存在而不處于諧振工作狀態。 
2 )如果負載的Q值較高,或者功率調節范圍不是很大,則較小的頻率偏差就可以達到調功的要求。 
脈沖頻率調制方法的主要缺點是工作頻率在功率調節過程中不斷變化,導致集膚深度也隨之而改變,在某些應用場合如表面淬火等，集膚深度的變化對熱處理效果會產生較大的影響,這在要求嚴格的應用場合中是不允許的。 
變頻串聯諧振試驗裝置是用于鑒定電氣設備絕緣強度，它對于判斷電氣設備能否投入運行具有決定性的意義，也是用來保證設備絕緣水平,避免發生絕緣事故的重要手段。因為變頻串聯諧振試驗裝置能充分反映電氣設備在交流電壓下運行的實際情況，能真實有效的發現絕緣缺陷。 

參數
變頻串聯諧振耐壓試驗裝置采用了調節電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。
采用了專用的SPWM數字式波形發生芯片，頻率分辨率16位，在20~300Hz時頻率細度可達0.1Hz；采用了正交非同步固定式載波調制方式，確保在整個頻率區間內輸出波形良好；功率部分采用了先進的IPM模塊，在小重量下確保儀器穩定和安全。
1、輸入:電壓220V或者380V ±10%
2、頻率：45/65Hz
3、輸出電壓：0-250V
4、輸出波形：正弦波
5、頻率調節范圍：30-300Hz
6、頻率分辨率：0.01Hz
7、頻率穩定度：0.1%
8、頻率步進值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
9、電壓分辨率：0.1kV
10、電壓測量精度：1.5%
11、電壓步進值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
12、運行連續工作時間：60分鐘

不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓前斷開電源，這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且，不會出現任何恢復過電壓。
該裝置主要針110kV及以下電纜等所有電氣主設備的交流耐壓試驗設計制造。電抗器采用多只分開設計，既可滿足高電壓、小電流的設備試驗條件要求，又能滿足象6kV電纜這樣的低電壓的交流耐壓試驗要求，具有較寬的適用范圍，是地、市、縣級高壓試驗部門及電力安裝、修試工程單位理想的耐壓設備。
該裝置主要由變頻電源、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器組成。
我公司調頻諧振裝置主要功能及其技術特點：
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。
整個裝置單件重量很輕，最大不超過60kg，便于現場使用。
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。
工作模式為：全自動模式、半自動模式、手動模式、
能存儲，存入的數據編號是數字，方便的幫助用戶識別和查找。
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。
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。
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，芯片采用英特爾的原裝器件等

結構： 采用干式結構,絕緣耐熱等級H級,滿足干式變壓器國家規范要求；高﹑低壓繞組間和鐵芯設靜電屏蔽,既作為勵磁變,又是隔離變；內置過電壓保護,防止擊穿反擊。

為了防止電擊，接地導體必須與地面相連。在與本產品輸入或輸出終端連接前，應確保本產品已正確接地。
注意所有終端的額定值：為了防止火災或電擊危險，請注意本產品的所有額定值和標記。在對本產品進行連接之前，請閱讀本產品使用說明書，以便進一步了解有關額定值的信息。
在有可疑的故障時，請勿操作：如懷疑本產品有損壞，請本公司維修人員進行檢查，切勿繼續操作。
請勿在潮濕環境下操作
請勿在易爆環境中操作
保持產品表面清潔和干燥

隨著電力系統應用技術的革新與發展，交聯聚乙烯電力電纜(XLPE)在很多領域逐漸取代油浸紙絕緣電纜得到廣泛應用，為檢驗投運前電纜的敷設和安裝質量和投運后電纜的絕緣強度，都應對電纜進行耐壓試驗。計控廠電力試驗車間負責本鋼各級廠礦變電所、配電站的各種高壓設備的絕緣檢測和保護試驗。多年來一直采用直流耐壓手段對交聯電纜進行絕緣強度的考核，直流耐壓對于 XLPE 電纜可產生絕緣破壞的積累效應，從而加速電纜絕緣的老化、劣化，增加電纜接地、短路的故障率，威脅系統運行安全。實踐證明，只有對電纜進行交流耐壓，才能有效減少對絕緣的破壞程度，提高電纜運行壽命。近年來，經過短暫應用的超低頻 0． 1HZ 耐壓試驗就其等效性還有待進一步研究，并且由于試驗設備容量所限只能用于 10KV 及以下電纜的耐壓試驗。 早期檢測電纜絕緣強度和絕緣狀況的技術手段通常采用直流耐壓手段，該項技術雖然具有試驗容量低、試驗效果直觀等優點，但其試驗機理不是模擬高壓電氣設備運行狀況，并且對電纜造成潛在的運行危害，對于交聯聚乙烯電力電纜(XLPE)采用直流耐壓技術所存在的弊端主要表現在以下幾個方面:

 (1)由于直流電壓施加于電纜絕緣上時所形成的電場分布與交流電場不同，所以直流耐壓試驗不能真實反映被試電纜在運行狀態下的過電壓能力。

 (2)研究表明，基于 XLPE 電纜結構的特點，其具有存積單極性殘余電荷的能力，在直流電場作用后，存積的殘余電荷若不能有效的釋放掉，投運后疊加在直流殘余電荷上的交流電壓峰值可能致使電纜發生擊穿。

 (3)在對 XLPE 電纜進行直流耐壓試驗時，由于空間電荷效應的作用，施加于被試電纜絕緣上的電場強度可比電纜絕緣工作電場強度高十幾倍，即便通過了直流耐壓試驗，被試電纜的絕緣也將受到嚴重的損傷。

 (4)XLPE 電纜致命的一個弱點使絕緣內易產生水樹枝，一旦產生水樹枝，在直流電壓下會迅速轉變為電樹枝，并形成放電，加速了絕緣劣化，以致于運行后在工頻電壓作用下形成擊穿。

 串聯諧振基本原理

 變頻串聯諧振的等效性經國內外研究已經得到了普遍的認可，并得到了廣泛的推廣應用。變頻串聯諧振耐壓試驗方法是通過合理配置試驗回路中的電容器、電抗器，并改變試驗系統的試驗頻率(范圍30 － 300HZ)，人為造成試驗回路諧振，使試品上的電流大部分為容性電流與感性電流相減后電流，試品消耗的功率僅接近電源有功功率，從而有效降低

 試驗電源容量，試驗設備重量大大減輕。

 串聯諧振電源在電力系統應用的優點

 變頻串聯諧振耐壓試驗裝置具有如下優點(特點):

 (1)所需的試驗電源的容量較小。依據串聯諧振原理，被試品上的試驗電壓為電源電壓的 Q 倍(Q為品質因數，一般大于 30)，即品質因數 Q 越高，所需試驗電源的容量越小。

 (2)成套設備靈活、輕便。由于試驗裝置的諧振電抗器可以根據需要采用串并聯方式使用，單體設備可以做的輕便靈活，單體重量可以大大減輕，適合于流動現場的使用。

 (3)輸出電壓的波形良好。由于諧振電抗器 L與被試品 Cx 構成的高壓諧振回路是一個良好的濾波回路，因此，被試品 Cx 上獲得的電壓波形為良好的正弦波。

 (4)對被試品的破壞作用小。當被試品的絕緣薄弱部位被擊穿時，諧振回路將失去諧振條件，高壓回路和低壓回路的電流會快速減小，可防止大的短路電流對擊穿點的過分燒蝕，使被試品受到的損傷降到最低。

 (5)防止恢復過電壓的產生，試品發生擊穿時，因處于諧振狀態，高電壓隨即消失，電弧瞬間熄滅，由于恢復電壓的再建立過程很長，從而防止任何恢復過電壓。

 由于諧振電路具有良好的選擇性，在通信與電子技術中得到了廣泛的應用。比如，串聯諧振時電感電壓或電容電壓大于激勵電壓的現象，在無線電通信技術領域獲得了有效的應用，例如當無線電廣播或電視接收機調諧在某個頻率或頻帶上時，就可使該頻率或頻帶內的信號特別增強，而把其他頻率或頻帶內的信號濾去，這種性能即稱為諧振電路的選擇性。所以研究串聯諧振耐壓試驗裝置有重要的意義，下面就以中試控股諧振耐壓試驗裝置為例來分析耐壓試驗裝置的結構。