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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜預防性測試儀（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

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

1、試驗時,試驗相接高壓源,高壓引線需采用專用無暈引線,非試驗相連同GIS外殼接地；

2、試驗必須保證各氣室SF6氣體在額定壓力下,并且充氣壓4小時后氣體含量在合格范圍內,GIS處于可運行狀態,確認無誤后方能試驗；

3、試驗加壓前,確保GIS內的電壓互感器拆除,電壓互感器可以一起加壓,但試驗諧振頻率必須大于100Hz、CT二次短路,避雷器連接處應斷開；

4、試驗電壓在輸出套管加入,套管芯子接高壓源,套管金屬法蘭接系統專用地線；

5、試驗時,試驗系統各部件之間、試驗系統與GIS殼體之間必須采用專用接地線,切不可利用現場接地排代替試驗系統與GIS外殼之間的地線連接；

6、注意試驗系統與現場電網之間采用一點連接,接地點必須位于分壓器與試品之間的連線上。為了保證電纜安全可靠運行，有關的標準對電纜的各種試驗做了明確的規定。主要試驗項目包括：測量絕緣電阻、直流耐壓和泄漏電流、交流耐壓試驗。其中測量絕緣電阻主要是檢驗電纜絕緣是否老化、受潮以及耐壓試驗中暴露的絕緣缺陷。直流耐壓和泄漏電流試驗是同步進行的，其目的是發現絕緣中的缺陷。但是近年來國內外的試驗和運行經驗證明：直流耐壓試驗不能有效地發現交聯電纜中的絕緣缺陷，甚至造成電纜的絕緣隱患。所以現在的國標要求電力電纜要做交流耐壓試驗。

電力電纜串聯諧振試驗解決方案

電力電纜在投運前按《GB 50150-2016電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》進行試驗。在試驗前要充分的了解電力電纜的型號、長度和等級，這樣才能初步估算電力電纜耐壓的頻率(注：L—電感，H;C—電力電纜電容量(見表2)和分壓器電容量)和電流 I=2π f0 Cx U0 × 10 -6A(注：I—被試品電容電流，A ;f0—電源頻率， Hz;Cx—被試品電容量，μF;U0—試驗電壓有效值即試驗電壓，V)。才能確定需要多少節電抗及是否需要帶補償電容。因為我們電力電纜耐壓整套設備有10節電抗(每節電抗額定電壓27kV)，1節補償電容，估算出來后，也方便我們更高效的完成工作任務。

一般耐壓諧振的在回路頻率時，回路產生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統品質因素，即電壓諧振倍數，一般為幾十到一百以上。先通過調節變頻電源的輸出頻率使回路發生諧振，再在回路諧振的條件下調節變頻電源輸出電壓使試品電壓達到試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產生較高的試驗電壓。

一般我們進行電力電纜交流耐壓，開始是采取串聯諧振的方式進行試驗。串聯諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品的電容實現串聯諧振。試驗工作過程是：根據前面粗略估算出的電流，當電流大于電抗額定電流時，我們就需要采用并聯電抗，防止電抗器過負荷，長時間耐壓損壞電抗器。當電流小于電抗額定電壓是，就不需要并聯電抗器。根據前面粗略估算的頻率，看是否需要補償電容。我們的變頻操作箱是有自動或手動尋找頻率，根據諧振時被試電纜上的電壓找到諧振點，然后觀察頻率是否與我們估算的是否一致再確定是否需要補償電容。確定好之后就可以開始試驗，試驗電壓及時間。試驗結束之后要對電纜充分的放電。串聯諧振試驗方法具有所需的電源容量小, 變壓器電壓等級需求低等優點,降低了現場進行特高壓容性設備耐壓試驗對試驗設備的要求,是現場試驗過程中普遍采用的對電纜,開關,CT 等容性設備進行交流耐壓的試驗方法。現場一般采用變頻的方式進行串聯諧振試驗,由于在改變電源頻率時高壓端電壓會發生較大的不可控的變化,為了試驗的安全 ,在試驗時先在低壓下將試驗頻率調節到諧振頻率,然后再按照相關要求升高試驗電壓。隨著串聯諧振的廣泛應用 ,生產串聯諧振試驗裝置的廠家越來越多,試驗裝置的頻率調節能力越來越強,現有的串聯諧振裝置在試驗時基本能調節到完全諧振的狀態。在串聯諧振交流耐壓試驗時,往往采用電容分壓器直接在高壓端測量試驗電壓值,這種方法對測量設備的電壓等級要求比較高 ,在需要精確測量時采用;此外, 有時候還會采用在最低一節電抗器高壓端與地之間并聯電容分壓器的方法,以所測得的電壓乘以串聯電抗器的節數得到試驗電壓 ,本文把這種方法稱為測量中間電壓法 ,在現場試驗中,電抗器及高壓電暈損耗、試驗儀器頻率調節能力、電容分壓器電容、試驗變壓器出口電抗以及試驗回路雜散電容等因素會導致采用這種方法測量的電壓與實際的試驗電壓之間出現偏差。

 迄今,國內外在現場串聯諧振試驗的試驗設備參數配合等方面開展一系列的研究,對于現場采用的這幾種測量方法的測量誤差,一直未有相關的研究公布。本文主要結合現場試驗的經驗,以三節電抗器串聯為例,分析了測量中間電壓法的誤差情況,以確定現場采用這種測量方法的可靠性 ,為現場試驗提供參考。