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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kV電力電纜交流耐壓試驗裝置

ZSBP-270kVA/108kV變頻串聯諧振試驗裝置

35kV/300mm2電纜2km的交流耐壓試驗，電容量≤0.389uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。
10kV/400mm2電纜5km的交流耐壓試驗，電容量≤2.1uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV，試驗時間5min。
35kV開關柜、互感器、母線母盤的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓95kV，試驗時間1min。

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。

220KV串聯諧振交流耐壓裝置可以做什么? 
變頻串聯諧振成套耐壓試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗；

主要針對220KV及以內的電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗。

裝置主要技術參數及功能：
1. 額定容量：270kVA；
2. 輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz；
3. 額定電壓：27kV；54kV；108kV
4. 額定電流：10A；5A；2.5A
5. 工作頻率：30-300Hz；
6. 裝置輸出波形：正弦波
7. 波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%；
8. 工作時間：額定負載下允許連續60min；過壓1.1倍1分鐘；
9. 溫 升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K；
10. 品質因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)；
11. 保護功能： 對被試品具有過流、過壓及試品閃絡保護(詳見變頻電源部分)；
12. 測量精度：系統有效值1.5級；
串聯諧振工作環境：
1. 環境溫度：－100C –50 0C;
2. 相對濕度：≤90%RH;
3. 海拔高度: ≤1000米；
簡易讀懂：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置可以做什么?
變頻串聯諧振成套耐壓試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗，主要針對電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗，對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗。
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

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。

由于電纜是一個電容性負載，升壓變壓器輸出到電纜上的工頻電壓將會有容升效應，容升的大小與電纜電容量大小及升壓變壓器和電纜電容的諧振有關，通常容升可能會超過20%～30%。因此，需要在升壓變壓器的輸出端并聯一個分壓器，以準確測量電纜上的試驗電壓，防止電纜上電壓過高而損壞電纜的絕緣。這種試驗系統的優點是線路簡單，操作方便，并可對有絕緣缺陷的電纜進行加壓燃燒，以發現故障點。缺點是系統體積大，輸出功率與輸入功率相同，耗電大，斌品擊穿時升壓變壓器的高壓輸出直接對地放電，容易造成地電位升高，設備損壞，威脅人身安全。而且，由于電纜燃燒的程度較難把握，常常會出現幾層電纜全被燒毀的情況，給電纜廠造成不必要的損失。

由于電力發展的需要，電纜廠生產的電纜，電壓等級越來越高，截面積越來越大，長度越來越長，因此，出廠耐壓試驗設備的容量也隨之越來越大。通常的升壓變壓器試驗系統由于自身的缺陷，已無法滿足電纜出廠耐壓試驗的要求。尤其是隨著兩網改造的深人，對架空絕緣導線和高壓交聯電纜的需求日益增大，因串聯諧振耐壓試驗裝置適用于電力電纜串聯諧振、電力變壓器串聯諧振、發電機組（水力發電機或火力發 電機組）、電機串聯諧振、開關柜串聯諧振、GIS開關等大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。使更為先進、經濟的串聯諧振耐壓試驗系統逐漸被廣大電纜廠所接受。DAXZ系列串聯諧振耐壓試驗裝置具有與穩定性、可靠性高的優點。是串聯諧振耐壓試驗裝置生產廠家，10年服務829家電力單位和相關機構客戶，可根據客戶需求制造10KV、35KV、110KV、220KV、500KV電壓等級的串聯諧振耐壓試驗裝置。

串聯諧振裝置

1串聯諧振（電壓諧振）

由電感（感性試品）與電容（容性試品）以及中壓電源串聯組成。改變回路參數或電源頻率，回路即可調諧至諧振，同時將有一個幅值遠大于電源電壓，且波形接近于正弦波的電壓加在試品上。 諧振條件和試驗電壓的穩定性取決于電源頻率和試驗回路特性的穩定性。當試品放電時，電源輸出的電流較小，從而限制了對試品絕緣的損壞。

3.2并聯諧振（電流諧振）

由電感（感性試品）與電容（容性試品）以及中壓電源并聯組成。改變回路參數或電源頻率，回路即可調諧至諧振，同時將有一個幅值遠大于電源電流，且波形接近于正弦波的電壓加在試品上。

諧振條件和試驗電壓的穩定性取決于電源頻率和試驗回路特性的穩定性。當試品放電時，電源輸出的電流較小，從而限制了對試品絕緣的損壞。

3.3諧振電抗器

用于同試品電容進行諧振，以獲得高電壓或大電流的電抗器。 3.4電容分壓器

采用電容元件，由高壓臂和低壓臂組成的轉換裝置。輸入電壓加到整個裝置上，而輸出電壓則取自低壓臂。通常低壓臂輸出電壓恒定為100VAC。

雙向DC/DC變換器是伴隨著應用而出現的電能變換技術，隨著社會生活和工業生產對于環境保護、節約能源等的需求越來越多，雙向DC/DC變換器得到了迅速的發展。由于軟開關技術可以提高變換器的工作頻率和工作性能，減小變換器的體積和重量，因此近年來人們對雙向DC/DC變換器的研究便集中于使用軟開關技術來實現變換器的高頻化。本文以串聯諧振變換器的軟開關技術為基礎，提出了一種雙向DC/DC變換器，通過控制方法的改進實現了能量的雙向傳遞和開關管的軟開關。

    直流變換器是開關電源中的一個重要組成部分，被廣泛的應用于科研、航天衛星、工業生產、家用電器等領域中。隨著工業生產和科學技術的發展，在直流不停電電源系統、太陽能光伏獨立發電系統、電動汽車電源、航空能源等領域中，對DC/DC變換器的性能要求不斷增加，為了減輕系統的體積和重量，節省成本，提高變換器的工作效率，雙向DC/DC變換器在這些領域中獲得了越來越廣泛的應用，引起了國內外專家的廣泛關注。由于環境保護和節約能源的要求，人們對雙向DC/DC變換器的需求也不斷增多，于是不斷提出了新的拓撲結構和新的控制方法，雙向DC/DC變換器作為電力電子技術中電能變換的一個新分支得到了迅速的發展。

    我們所熟悉的DC/DC變換器多數是單向工作的，這是由于在通常的單向DC/DC變換器(UnidirectionalDC/DCConverter，UDC)中，主功率傳輸通路上一般都有二極管這個環節，故能量經變換器流動的方向只能是單方向的，即在圖中能量只能從V1流動到V2，而不能反向流動。然而對于有些需要能量雙向流動的場合(V1和V2可以是直流有源負載或直流電壓源，它們的電壓極性保持不變，能量在不同時刻可以從V1傳輸到V2，也可以從V2傳輸到V1)，如果仍使用單向DC/DC變換器，則需要將兩個單向DC/DC變換器反向并聯，一臺單向DC/DC變換器被用來控制能量從V1到V2的流動，另一臺反并聯的單向DC/DC變換器被用來控制能量從V2到V1的反向流動。這樣一來，由于使用了兩臺DC/DC變換器，總體電路變得復雜化，變換裝置的體積較大，利用率和性價比較低，而且由正向工作到反向工作的切換時間比較長。通過研究分析，可以通過合理的拓撲結構和控制方法使用一2個變換器來完成這兩個獨立的單向變換器的功能，即采用雙向DC/DC變換器。

    雙向DC/DC變換器是指在保持變換器兩端的直流電壓極性不變的情況下，根據需要通過控制電路調節能量傳輸的大小和方向的DC/DC變換器。如圖1-2所示，雙向DC/DC變換器置于直流電源V1和V2之間，控制兩者之間的能量傳輸，其對應的平均輸入電流分別為I1和I2。根據實際應用的需要，可以通過雙向DC/DC變換器的的控制器控制功率流向：使能量從V1傳輸到V2，稱為正向工作模式(Forward-mode)，使能量從V2傳輸到V1，稱為反向工作模式(Backward-mode)。

    從電路拓撲上講，單向DC/DC變換器可簡化為含有單向DC/DC基本變換單元的基本原理結構，該基本變換單元由一個有源開關器件和一個二極管構成。而常規的雙向DC/DC變換器，可簡化為含有雙向DC/DC基本變換單元的基本原理結構，該基本變換單元由兩個各自并有反并聯二極管的有源開關器件構成，這些反并二極管也可以是有源開關器件內的寄生二極管。基本的Boost/Buck雙向DC/DC變換器，該變換器有兩種基本的工作方式：S1采用PWM工作方式，S2采用與S1互補的方式工作，變換器實際上為一個Boost變換器，能量從V1傳輸到V2；S2采用PWM工作方式，S1采用與S2互補的方式工作，此時變換器實際上為一個Buck變換器，能量從V2傳輸到V1。

    與傳統的采用兩套單向DC/DC變換器反向并聯來達到能量的雙向傳輸的方案相比，雙向DC/DC變換器應用同一個變換器來實現能量的雙向流動，使用的總體開關器件數目少，而且可以大大地減小裝置體積，節約成本，提高裝置的利用率和系統的動態響應速度。而且，在低壓大電流場合，一般雙向DC/DC變換器更有可能在主電路結構不變的情況下使用同步整流器工作方式，有利于降低開關管的通態損耗(Conductionloss)。