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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜耐壓調試儀（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

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
目前在國際和國內已有越來越多的XLPE交聯聚乙烯絕緣的電力電纜替代原來的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯電纜投運前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。

近年來國際、國內的很多研究機構的研究成果表明直流試驗對XLPE 交聯聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究機構觀點認為XLPE 結構具有承儲積累單極性殘余電荷的能力，當在直流試驗后，如不能有效的釋放直流殘余電荷，投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發生擊穿。

我公司系列串聯諧振裝置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交聯橡塑電力電纜，66kV、110kV、220kV的組合電器（GIS）的變頻交流耐壓試驗，水力和火力發電機或電力變壓器等的工頻交流耐壓試驗。其基本原理是采用可調節（30-300HZ）串聯諧振試驗設備與被試品電容諧振產生交流試驗電壓。

由于電纜的電容量較大，采用傳統的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、大電流的工作電源現場不易取得，因此一般都采用串聯諧振交流耐壓試驗設備。其輸入電源的容量顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期都采用調感式串聯諧振設備（50HZ），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。

因此現在大多采用變頻諧振，可以得到更高的品質因數（Q值），并具有自動調諧、多重保護、以及降低噪音、靈活的組合方式、單件重量輕等優點。

串聯諧振在電力系統應用中的優點：
1、所需電源容量大大降低。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品的電容諧振產生高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，因此，試驗所需要的電源功率只有試驗容量的1/Q。
2、設備的重量和體積大大的減少。串聯諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調壓裝置和大功率試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需要試驗容量的1/Q，使得系統重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/5-1/30.
3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電容，能改善輸出電壓的波形畸變，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。
4、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯諧振狀態，當試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而并聯諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流，擊穿電流相差數百倍。所以串聯諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

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

串聯諧振原理在傳統工頻條件下,使用交流電壓進行現場試驗,試驗設備需要提供很大的無功功率。由于現場搬運這些設備非常不方便,而且大電流的工作電源在現場也不易取得,因此,一般都采用串聯諧振交流耐壓試驗設備。

 

串聯諧振的基本電路如圖1所示。當試驗回路發生串聯諧振時,存在下列關系:。串聯電路的品質因數用Q表示,即:,則當發生串聯諧振時,被試品電壓可描述為:。

 

圖1串聯諧振基本電路由以上公式可知:

 

(1)串聯諧振電路的諧振頻率f0由電路自身的參數L和C確定,與試驗電源的特征無關;

 

(2)試驗電源的輸出功率Us為外部回路所消耗的純有功功率;

 

(3)試品兩端的電壓Uc為輸入電壓的Q倍。由于一般試驗回路的Q值遠大于1,因此串聯諧振電路具有明顯的電壓放大作用;

 

(4)當電路發生串聯諧振時,試驗系統的電流I為純阻性,試驗電源無需向串聯諧振試驗系統額外提供無功功率,電源利用率較高;

 

(5)當試驗電源頻率一定時,可以通過調節串聯電路的參數L或C,使電路的固有頻率與試驗電源輸出信號的頻率一致,則試驗系統將會出現諧振現象;

 

(6)當電路參數固定、調節不便或范圍受限時,通過改變試驗電源輸出信號的頻率,使之與串聯電路的固有頻率一致,也可以產生諧振調節。根據調節手段的不同,串聯諧振試驗裝置可分為調頻式和調感式2種。調頻式串聯諧振試驗裝置(30～300Hz)主要用于電力電纜、GIS(包括HGIS)及SF6電流互感器等設備的耐壓試驗;調感式串聯諧振試驗裝置(50Hz)主要用于變壓器、電機等設備的耐壓試驗。諧振耐壓試驗需要大型的設備、復雜的人員組織。在高電壓條件下工作,如果由于疏忽,人員與帶高電壓設備的距離小于安全距離時,極有可能發生人身傷亡事故;由于錯接試驗回路或錯加更高的試驗電壓,很可能造成試驗儀器或被試電氣設備的損壞。為了有效防止意外事故的發生,應在思想高度重視的基礎上,加強安全技術措施。

 

 

 

 

 

2試驗準備階段的安全技術措施2.1加強人員的技術培訓和安全意識培養有一批技術精湛的試驗人員是保證試驗安全進行的重要保障。由于諧振耐壓試驗開展的時間比較短,良好的培訓是非常關鍵的。在熟悉諧振耐壓試驗的原理、被試品結構、整個試驗過程和各種情況下可能發生的現象后,試驗人員才能根據所把握的客觀的科學規律,結合每一次試驗現場的具體情況,分析試驗現象和數據,及時對試驗結果、被試品狀態及整個試驗過程做出正確、有效的判定。

 

2.2認真制訂試驗方案串聯諧振試驗是一項復雜的試驗,在試驗之前必須制訂好嚴格的試驗方案。

 

(1)要組織好人員,明確不同人員的職責。現場試驗負責人、實際操作負責人、操作監護人及現場安全負責人等要各負其責;同時,要事先通知設備廠家、現場安裝人員、監理及業主代表等人員,以監督和確認試驗過程及結果。

 

(2)要根據試驗對象要求選擇試驗儀器。不同電氣設備耐壓所需配置的試驗設備不完全一樣。因交流耐壓試驗需要設備較多,所以一定要準備齊全,不能到試驗現場才發現試驗儀器不配套或短缺。

 

(3)根據試驗規程和產品出廠報告要求,制訂詳細試驗方案并在試驗中按步驟執行。

 

2.3試品完成常規試驗在進行交流耐壓試驗前,必須預先進行各項非破壞性試驗,并對各項試驗結果進行綜合分析,判定該設備是否含有缺陷。若發現設備存在問題,需預先進行處理,待缺陷消除后,方可進行缺陷耐壓試驗。如果常規試驗執行不力或試驗結果不合格就進行交流耐壓試驗,設備出現的破壞性后果將由試驗單位承擔。每次交流耐壓試驗的準備到實施都具有復雜性,涉及到眾多人員、機具及試驗設備,所以在常規試驗沒確認合格之前不能貿然進行交流耐壓試驗。

 

3試驗實施階段的安全技術措施3.1試驗前應采取的安全技術措施3.1.1對試驗電氣設備進行安全因素分析與評估應根據現場情況對試驗電氣設備進行安全因素分析與評估。開展電流互感器試驗時,如果互感器和斷路器及隔離刀閘通過引線相連,這就擴大了帶電范圍。這就要明確相關帶電設備的出廠耐壓數據。如果斷路器耐壓低于電流互感器耐壓,則需要拆除斷路器和互感器之間的引線。另外,對于擴建變電站試驗,試驗經常是在周圍電力設備運行時開展的,這就需要考慮試驗電壓和周圍設備運行電壓的疊加問題,安全距離的考慮因素應大于正常要求的安全距離。對變電站擴建部分500kV SF6電流互感器進行耐壓試驗時,最大試驗電壓應達到880kV,安全距離不小于7～10m,否則將危機整個變電站的安全運行。表1交流試驗安全距離。

 

4結束語由于諧振耐壓試驗工作環境的多樣性,要求試驗人員能夠不斷提高試驗技術水平,加強總結。