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中試控股技術研究院魯工為您講解：6kV電纜耐壓試驗裝置

ZSBP-22kVA/22kV 變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

10kV/25mm2電纜1km交流耐壓試驗，電容量≤0.1576uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。
10kV/120mm2電纜0.6km交流耐壓試驗，電容量≤0.1562uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。
10kV/300mm2電纜0.5km交流耐壓試驗，電容量≤0.1877uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。
10kV/630mm2電纜0.2km交流耐壓試驗，電容量≤0.102uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯諧振試驗裝置：ZSBP系列變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小在國內外得到了廣泛應用，是當前高電壓試驗的新方法和潮流。

交流耐壓試驗是電力設備絕緣強度有效和直接的方法，是電力預防性試驗的一項重要內容。 此外，由于交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過試驗后，設備有較大的安全裕度，因此交流耐壓試驗是電力設備安全運行的一種重要手段。一般變頻串聯諧振試驗裝置來進行交流耐壓試驗。  
試驗電壓的確定交流耐壓試驗中，關鍵的問題就是正確選擇試驗電壓的數值，一方面要求能保證絕緣水平，另一方面要考慮因試驗電壓過高而引起的絕緣劣化。

警 告！
禁止帶電拔插測試線，您在插拔測試線、電源插座時，會產生電火花，小心電擊，避免觸電危險，注意人身安全！
高壓危險！操作此電源或諧振系統的人員必須具備高壓專業技術人員資格。
1． 查看或拆接試驗回路連線時，必須斷開設備電源，         嚴禁設備帶電時查看或拆接試驗回路連線。否則可能造成人員傷亡事故。
2． 操作人員必須熟讀操作手冊了解操作注意事項后，嚴格按照操作手冊進行操作。
3． 通電試驗前必須檢查所有試驗連線正確，尤其是接地端子必須良好接地。
安全要求
請閱讀下列安全注意事項，以免人身傷害，并防止本產品或與其相連接的任何其它產品受到損壞。為了避免可能發生的危險，本產品只可在規定的范圍內使用。
只有合格的技術人員才可執行維修
—防止火災或人身傷害！
使用適當的電源線：只可使用本產品專用、并且符合本產品規格的電源線。
正確地連接和斷開：當測試導線與帶電端子連接時，請勿隨意連接或斷開測試導線。
產品接地：本產品除通過電源線接地導線接地外，產品外殼的接地柱必須接地。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

驗證：

1、110kV/300mm長度0.5km電纜的交流耐壓試驗，電容量≤0.0735uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓128kV，試驗時間60min。

使用電抗器兩節并聯，則L=350/2=175H

2、35kV/300mm長度1km電纜的交流耐壓試驗，電容量≤0.1945uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。

使用電抗器兩節并聯，則L=276/2=138H

當回路發生串聯諧振時,X1=Xc,Uc=U/RXc=U/RXL。其中XL為回路感抗,Xc為回路彎抗,U為勵磁電壓,Uc為試品承受電壓。設諧振回路的品質因數為Q,則Uc=QU,即被試品上獲得的電壓為勵磁電壓的Q倍,被試品上獲得的容量也為試驗電源容量的Q倍,就實現了用低電壓小容量試驗變壓器對大容量試品進行交流耐壓試驗的目的。

特征

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小，在國內外得到了廣泛好評和應用，是當前高電壓試驗的新方法和潮流。

所需電源容量大大減小。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品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，因此試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。
設備的重量和體積大大減少。串聯諧振裝置中，省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的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1/10-1/30。
有效改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

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。

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。

    國內外研究現狀

    數十年來,國內外的專家學者對鐵磁諧振進行了大量的研究,包括理論分析、各種試驗以及利用計算機進行數值仿真計算等,從各個小同角度解釋了鐵磁諧振的現象及其變化規律,并提出了一系列抑制鐵磁諧振的措施,研制了相應的裝置,在系統運行中取得了一定的效果。關于鐵磁諧振的理論分析和計算主要表現在以下幾個方面:

    ①在早期的理論分析中,分析鐵磁諧振常用的方法有圖解法、相平而法、多在對鐵磁諧振發生機理進行定性的分析,這些方法簡捷、直觀,是對模擬實驗方法的一個很好的補充。但是,它們的研究對象僅限于單相串聯的非線性諧振電路。

    ②年代后,開始使用各種非線性系統的分析法對諧振電路一一非線性二階電路進行分析。例如,幅頻法、描述函數法、平均法、諧波平衡法等。這些方法都屬于一種近似的解析法,只能對穩態情況進行分析。隨著計算方法和計算技術的發展,人們將數字仿真引入到鐵磁諧振的研究中來。對其暫態特性進行了研究。

    ③年代后期以來,國外學者又把鐵磁諧振與非線性動態系統和混沌分析結合起來,將分叉理論、奇異和非奇異吸引子的概念引入鐵磁諧振的研究領域,利用功率譜密度和龐加萊映射的方法和數字仿真技術對其進行動態分析。將鐵磁諧振電路的響應分為三類周期響應、擬周期響應和混沌響應。并證實在一定的初始條件下,電力系統也會出現混沌現象。

    ④用數字仿真方法對鐵磁諧振進行穩態和暫態計算。隨著計算機和計算技術的發展,近年來出現了用數字仿真分析鐵磁諧振的方法,利用計算機進行數字仿真,我們可以方便的改變系統中的各種參數,使得分析更加全面。

    并聯電容器諧振特性分析

    并聯電容器是目前國內采用最普遍的無功補償設施,它是為了減少線路上因大量無功傳輸而引起的電能損失,解決地區無功電源容量不足,提高功率因數,保證電力系統安全經濟運行的重要措施。但是,隨著電力系統的發展和電力電子技術的廣泛應用,用電負荷的結構發生了重大的變化,大量的非線性負荷特別是電弧爐、電氣化鐵路、晶閘管調壓及變頻調整裝置的運行,由于其非線性、沖擊性以及不平衡性的用電特性,向電力系統注入大量諧波電流,電網的電壓波形發生畸變,嚴重地影響了電能質量。

    當一個諧波源在諧波頻率下,激勵一個感抗與容抗大小近似相等的電路,則該電路就會發生諧波諧振。電容器的諧波容抗和系統諧波感抗的配合,將造成注入諧波的并聯諧振或串聯諧振及諧波的成倍放大,使并聯電容補償裝置中的電容器和串聯電抗器產生諧波過電流、過電壓和過負荷,致使電容器異常發熱,并使電容器的局部放電性能下降,加速絕緣介質的老化,經過一段時間的積累,促使電容器和串聯電抗器的損壞。同時使系統諧波水平升高,影響電網的安全經濟運行。故需要弄清并聯電容器諧波諧振的原理,找到切實解決這一問題的方法。

  工頻耐壓試驗裝置采用串聯諧振的原理，由變頻電源控制箱(操作臺)、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器組成了主設備，在電容分壓器上，接入整流硅堆及微安表，即可完成直流耐壓試驗。 工頻耐壓試驗裝置（串聯諧振）適用于10kV、35kV等電纜的交流耐壓試驗，工頻耐壓試驗裝置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。工頻耐壓試驗裝置主要由變頻電源（主機）、勵磁變壓器、諧振電抗器、電容分壓器組成。

工頻耐壓試驗裝置（串聯諧振）功能特性

1、工頻耐壓試驗裝置所需電源容量大大減小，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。

2、工頻耐壓試驗裝置體積小，重量輕，一般為普通試驗裝置的1/3-1/5；

3、諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

4、工頻耐壓試驗裝置電源保護功能強，穩定性好；具備多種工作模式，操作方便；采用220V或380V單相電源，方便現場取電。

5、配置靈活，擴展功能強。諧振電抗器采用多只方式，積木式組合，可串可并，滿足多種試品的試驗要求，更方便現場使用。

工頻耐壓試驗裝置（串聯諧振）參數

額定輸出電壓：0～220 kV (有效值)及以下

輸出頻率：30～300Hz  

諧振電壓波形：正弦波，波形畸變率≤1%

滿負載工作時間：串聯諧振連續工作時間60min 

系統品質因數：最大負載下≥20

頻率調節細度：0.1Hz，不穩定度≤0.01%

工作電源：220V或380V單相市電

額定試驗容量： 0～5000kVA

串聯諧振電壓： 0～1000kV

頻率調節范圍：20～300Hz

系統測量精度： 1.0級

頻率調節分辨率：0.01Hz

不穩定度： ≤0.05%

輸出波形：正弦波

波形畸變率：≤0.5%

噪     聲：≤60dB

電抗器Q值：30～90

工作制：滿功率輸出下，連續工作時間60min

環境溫度：-10℃～45℃

工作濕度： ≤90%

海拔高度：≤3000m

電源輸入：380V±10%三相或 220V±10%單相(10kW以下)50Hz