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中試控股技術研究院魯工為您講解：串聯(lián)諧振試驗裝置（電力院）

ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯(lián)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(tài)，用戶可根據試驗狀態(tài)進行相應操作。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置：變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置采用了調節(jié)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(fā)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(qū)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(wěn)定和安全。

變頻串聯(lián)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(lián)諧振耐壓試驗裝置采用了調節(jié)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(fā)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(qū)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(wěn)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(jié)范圍：30-300Hz
6、頻率分辨率：0.01Hz
7、頻率穩(wěn)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(xù)工作時間：60分鐘

全套系統(tǒng)的配置用法說明：
變頻電源單獨可靠接地。
激勵變壓器一般有好幾個高壓端輸出：
用于10kV電纜的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓低一些的電壓端，比如2kV；
用于35kV電纜的耐壓裝置，35kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如3-4kV；
用于110kV電纜的耐壓裝置，110kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如5-6kV；（110kV變壓器）
用于110kV互感器，組合電器，開關等的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如10--15kV；
電抗器和分壓器：本裝置含有自檢功能即不帶任何被試品情況下可以自諧升壓；電抗器必須保證2節(jié)以上疊在一起串聯(lián)起來和分壓器組成諧振回路產生高壓。被試品的連線一般接在比較重的電抗器頂端，這樣不至于被張力拉倒。電抗器使用時，電抗器底部不要放在金屬板上面，因為電抗器是個開口磁路，試驗時和鐵板會產生渦流長時間會燒壞電抗器。
產品概述
1、目前在國際和國內已有越來越多的XLPE交聯(lián)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(lián)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(lián)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(fā)生擊穿。國內一些研究機構認為，交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中，由于空間電荷效應，絕緣中的實際電場強度可比電纜絕緣的工作電場強度高達11倍。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發(fā)生擊穿，也會引起絕緣的嚴重損傷。其次，由于施加的直流電壓場強分布與運行的交流電壓場強分布不同。直流試驗也不能真實模擬運行狀態(tài)下電纜承受的過電壓，并有效的發(fā)現電纜及電纜接頭本身和施工工藝的缺陷。因此，使用非直流的方法對交聯(lián)電纜進行耐壓試驗就越來越受到人們的重視。同時，各種大型變壓器的交流耐壓試驗，火力及水力發(fā)電機的交流耐壓試驗也定期進行。這些設備的試驗要求的試驗設備容量大，，通常情況下采用諧振的方法進行試驗，但必須是在工頻條件下或等效工頻條件下進行。等效工頻條件一般采用45—65HZ的頻率范圍，但是很多試驗單位要求30-300HZ試驗電源對這類設備進行交流耐壓試驗。另外還有一種低頻設備，0.1HZ的超低頻設備耐壓儀，他有一個弊端就是電壓很難做到很高，在行業(yè)里推廣使用一直沒有得到用戶的大面積認可。串聯(lián)諧振裝置的應用很快就得到市場的認可，他是真實模擬運行狀態(tài)施加電壓，能夠很快的發(fā)現被試設備本身狀態(tài)情況。
我公司系列串聯(lián)諧振裝置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交聯(lián)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(fā)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(jié)（30-300HZ）串聯(lián)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(tǒng)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(lián)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(lián)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(yōu)點。

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(guī)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(xù)操作。
請勿在潮濕環(huán)境下操作
請勿在易爆環(huán)境中操作
保持產品表面清潔和干燥

   1.2標準問題由于設備容量和體積等問題，目前國家尚無高壓電力電纜敷設后在現場進行交流耐壓試驗的相應標準。CIGRI國際大電網工作會議21工作組的《高壓擠包絕緣電纜竣工驗收試驗建議導則》中對目前采用的直流耐壓試驗方法提出疑議，并推薦使用工頻及近似工頻(30～300Hz)的交流試驗方法。中試控股技術博士為您解答：IEC60840標準中在45～150kV敷設后電纜試驗標準中除原直流試驗標準外，增加了1.7U05min或1U024h的交流試驗標準。而在220kV等級中IEC62067/CD草案中則取消了電纜敷設后試驗中直流試驗的標準，只有交流試驗的要求，即20～300Hz1.4U060min。南方電網公司2004年發(fā)布的企業(yè)標準之《電力設備預防性試驗規(guī)程》內容中在XLPE電纜主絕緣耐壓試驗一項中規(guī)定了電纜的交流耐壓試驗標準，其試驗頻率推薦為20～300Hz，35kV及以下電纜試驗電壓為1.6倍的相電壓，110kV電纜試驗電壓為1.36倍的相電壓，220kV及以上電纜試驗電壓為1.12倍的相電壓。

   2交流耐壓試驗方法的選擇

   2.1超低頻0.1Hz耐壓試驗因被試XLPE電纜的電容量很大，工頻試驗時所需試驗變壓器的容量也要很大，導致試驗設備笨重而不適于現場使用。采用0.1Hz作為試驗電源，理論上可以將試驗變壓器的容量降低到1/500，試驗變壓器的重量可大大降低，可以較容易地移動到現場進行試驗。目前，此種方法主要應用于中低壓電纜的試驗，由于試驗條件的真實性畢竟不如近工頻交流電壓，電壓等級偏低，還不能用于110kV及以上的高壓電纜試驗。

   2.2振蕩電壓試驗振蕩電壓試驗是用直流電源給電纜充電，當達到試驗電壓后使放電間隙擊穿而通過電感線圈放電，對電纜施加一定電壓幅位、頻率為kHz級的衰減振蕩波電壓作為擠包絕緣電纜線路的竣工試驗方法的另一種途徑。此種方法比直流耐壓試驗方法有效，但與工頻電壓試驗相比，其檢查電纜主絕緣和附件缺陷的效果仍不理想，一是波的衰減厲害，難以滿足長電纜的需要；二是使局放增大，對電纜有較大傷害。

   2.3諧振耐壓試驗方法是通過改變試驗系統(tǒng)的電感量和試驗頻率，使回路處于諧振狀態(tài)，這樣試驗回路中試品上的大部分容性電流與電抗器上的感性電流相抵消，電源供給的能量僅為回路中消耗的用功功率，為試品容量的1/Q(Q為系統(tǒng)的諧振倍數)；因此試驗電源的容量在降低，重量大大減輕。中試控股技術博士為您解答：諧振耐壓試驗系統(tǒng)按調節(jié)方式分為調感式(VISR)和調頻式(VFSR)兩種。可調電感型諧振試驗系統(tǒng)可以滿足耐壓要求，但由于重量大，可移動性差，主要用于試驗室。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品電容實現電容諧振，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與潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。變頻串聯(lián)諧振是諧振式電流濾波電路，能改善電源波形畸變，獲得較好的正弦電壓波形，有效防止諧波峰值對被試品的誤擊穿。變頻串聯(lián)諧振工作在諧振狀態(tài)，當被試品的絕緣點被擊穿時，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的數十分之一。發(fā)生閃絡擊穿時，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。其恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓斷開電源，所以適用于高電壓、大容量的電力設備的絕緣耐壓試驗。變頻諧振試驗系統(tǒng)不但能滿足高壓XLPE電纜的耐壓要求，而且具有重量輕、可移動性好的優(yōu)點，適宜現場試驗。經分析比較，我們采用變頻串聯(lián)諧振成套試驗裝置，該裝置采用固定電抗器作為諧振電抗器，以調頻的方式實現諧振，頻率的調節(jié)范圍為30～300Hz，符合南方電網公司2004年發(fā)布的企業(yè)標準之《電力設備預防性試驗規(guī)程》內容中推薦使用頻率20～300Hz的諧振耐壓試驗。

   3諧振試驗裝置使用中的注意事項

  (1)諧振電源產品大多都是高壓試驗設備，要求由高壓試驗專業(yè)人員使用，使用前應仔細閱讀使用說明書，并經反復操作訓練。

  (2)操作人員應不少于2人。使用時應嚴格遵守本單位有關高壓試驗的安全作業(yè)規(guī)程。

  (3)為了保證試驗的安全正確，除必須熟悉本產品說明書外，還必須嚴格按國家有關標準和規(guī)程進行試驗操作。

  (4)各聯(lián)接線不能接錯，特別是接地線不能接錯，否則可導致試驗裝置損壞。

  (5)本裝置使用時，輸出的是高電壓或超高電壓，必須可靠接地，注意操作安全距離。

  (6)串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)是利用諧振電抗器與被試品諧振產生高電壓的，也就是說，能不能產生高電壓主要是看試品與諧振電抗器是否諧振，所以，試驗人員在分析現場不能夠產生所需高電壓時，應該分析什么破壞了諧振條件，回路是否接通等。

  (7)串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)的激磁變壓器有特定的電壓和電流要求，在選用代替品時，一定要考慮電壓和電流，不能采用只是容量相同的普通的試驗變壓器。

   4結束語

   直流耐壓試驗不能模擬高壓交聯(lián)電纜的運行工況，試驗效果差，并且有一定的危害性，在現場竣工驗收試驗時，不宜再采用直流耐壓的方法。交流耐壓試驗是現場檢驗交聯(lián)電纜的敷設和附件安裝質量有效的手段。我們所用的變頻諧振裝置符合南方電網公司企業(yè)標準、IEC和國標的有關要求，通過電抗器串并聯(lián)的方式可以滿足高壓交聯(lián)電纜現場交流耐壓的要求。摘要：在實際的變電運行治理中，有時由于中性點不接地系統(tǒng)的線路發(fā)生單相接地或單相接地消失的瞬間，經常造成電壓互感器一次側熔斷件熔斷。或者是在進行正常的倒閘操作中，通過投入空載母線時，往往發(fā)現母線電壓指示不正常或出現接地信號，但卻沒有發(fā)生明顯的接地跡象,主要是由于電壓互感器的鐵磁諧振造成的。直流系統(tǒng)接地故障測試儀以系統(tǒng)安全為首要前提，按行業(yè)標準的高要求，以可靠的低頻信號方式進行檢測，并在現場進行了大量的實際應用，對系統(tǒng)無任何影響。