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中試控股技術研究院魯工為您講解：10kV高壓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。

串聯諧振顧名思義就是在電阻、電感和電容的串聯電路中，出現電路的端電壓和電路總電流同相位的現象，叫做串聯諧振。串聯諧振的特點是指電路呈純電阻性，端電壓和總電流同相，此時阻抗最小，電流最大，在電感和電容上可能產生比電源電壓大很多倍的高電壓，因此串聯諧振也稱電壓諧振。在電力工程上，由于串聯諧振會出現過電壓、大電流，以致損壞電氣設備，所以要避免串聯諧振。在電感線圈與電容器并聯的電路中，出現并聯電路的端電壓與電路總電流同相位的現象，叫做并聯諧振。并聯諧振電路總阻抗最大，因而電路總電流變得最小，但對每一支路而言，其電流都可能比總電流大得多，因此電流諧振又稱電流諧振。并聯諧振不會產生危及設備安全的諧振過電壓，但每一支路會產生過電流。

二、串聯諧振有電路的特點有哪些?

1.說到串聯諧振的特點首先，諧振時串聯諧振電路的總阻抗最小，且呈純電阻性，其值等于R。

2.諧振時串聯諧振電路中的電流最大，且與電壓同相位。其次，其值為 諧振時XL=XC，此時的XL或XC為電路的特性阻抗，用字母ρ表示為諧振時電感和電容兩端的電壓大小相等，方向相反，且有Q為串聯諧振電路的品質因數，最后它是衡量諧振電路特性的一個重要參數。通常將串聯諧振電路的特性阻抗與電路中電阻的比值稱為電路的品質因數，用字母Q表示。

三、串聯諧振在工作中的五大特點是什么?

特點一：電穩定性、可靠性高。系統采用進口功率元件作為功率變換的核心，電壓輸出和頻率輸出穩定，電磁兼容設計合理，保護功能完善，經過多次高壓直接對地短路的測試，系統仍然保持完好，同時系統也有很強的過載能力。

特點二： 自動調諧功能強大。系統自動調諧時，從30Hz到300Hz自動掃頻，顯示掃頻曲線，用戶能直觀地看到系統調諧過程;掃頻完成后，系統根據掃頻初步找到的諧振頻點，在其±5Hz范圍內以0.01Hz為分辨率進行頻率細掃，最后精確鎖定諧振頻率

特點三：支持多種試驗模式。系統支持"自動調諧+手動調壓"，"自動調諧+自動調壓"，"手動調諧+手動調壓"等試驗模式，推薦使用"自動調諧+手動調壓"模式，既能快速找到諧振點，又能通過手動調壓控制試驗過程，安全性更高。

特點四：系統人機交互界面友好。試驗參數設置、試驗控制、試驗結果等同屏顯示，直觀清晰，并具有自動計時及操作提示功能。全觸摸屏操作及顯示，具備試驗數據保存和查詢功能

特點五：保護功能完善。具備零位保護(電壓輸出控制旋鈕不在零位時，禁止系統啟動)，過壓保護，過流保護，閃絡保護等功能，保證了系統的可靠性。

四、串聯諧振技術難點有哪些?

先說下串聯諧振的歷史，串聯全諧振變換器曾經是上世紀60-70年代最流行的變換器,只要給出合適的死區時間,即可實現很好的軟開關變換. 現代的數控技術給這一經典的變換電路增添了不少活力。串聯諧振在技術難點主要有以下三項： ZCS 頻率追蹤控制、 ZVS 死區追蹤控制、 ZCS_ZVS 交替追蹤控制。那么面對這些串聯諧振的技術難點又有哪些好的解決方案呢?

五、串聯諧振解決方案

串聯諧振解決方案首選中試控股，為什么我要這樣說。因為中試控股是有著28年的技術沉淀。新一輪電改的持續推進，我國電力市場化程度不斷提升。但目前電改的實際進展情況如何?當前國內電力體制改革與儲能發展的共性需求，旨在推動中國的電力市場化進而為中國的電力市場化中試控股作為一家技術型企業，有必要擔負起中國的電力市場責任所在。必將迎來商業化發展的大時代。

ZVS 交替追蹤控制。那么面對這些串聯諧振的技術難點又有哪些好的解決方案呢?

五、串聯諧振解決方案

串聯諧振解決方案首選中試控股，為什么我要這樣說。因為中試控股是有著28年的技術沉淀。新一輪電改的持續推進，我國電力市場化程度不斷提升。但目前電改的實際進展情況如何?當前國內電力體制改革與儲能發展的共性需求，旨在推動中國的電力市場化進而為中國的電力市場化中試控股作為一家技術型企業，有必要擔負起中國的電力市場責任所在。必將迎來商業化發展的大時代。

成果簡介：

  智能型高壓變頻串聯諧振交流耐壓試驗電源，已在中試控股調試使用。

  本成果中試控股已授權實用新型專利一項“高壓變頻串聯諧振試驗電源”，同時，已發表論文兩篇，其中一篇EI檢索（“智能型高壓變頻串聯諧振試驗電源設計”、“智能型串聯諧振試驗電源電壓及頻率的研究”），目前一篇論文已被高電壓技術雜志（EI源刊）錄用（“一種調頻式串聯諧振試驗電源數字控制器設計”）。

成果內容提要：

   主要觀點：

   本成果研究了一種智能型高壓變頻串聯諧振交流耐壓試驗電源。智能型串聯諧振試驗電源是電力設施進行耐壓試驗必不可少的檢驗設備，通過對電力設備進行耐壓試驗，可以確定設備內部的清潔度及絕緣是否達到規定要求，用來檢驗設備的制造及性能良好與否，確保設備安全可靠運行，智能型串聯諧振試驗電源采用變頻變壓的方法來使試驗回路諧振實現二次升壓，是電氣設備進行耐壓試驗不可缺少的檢測設備。以往進行的工頻交流試驗實驗裝置主要是高壓試驗變壓器和電力變壓器，電源容量大、試驗裝置笨重，不能自動調頻、調壓，難以適應當今大電網、高電壓、高自動化的發展趨勢。與傳統的調頻式諧振高壓試驗電源相比，本研究作品嵌入新型智能調頻、調壓算法，利用大功率開關器件絕緣柵雙極晶體管（IGBT）代替以往的模擬器件逆變產生高壓試驗所需的交流電壓，同時利用LC串聯諧振原理使在測試品上產生電路品質因數Q（一般處于50~100之間）倍的高壓。該裝置體積小、重量輕，現場操作簡單方便，并且中試控股可以有效的保護實驗裝置以及測試品。本裝置的主要功能如下：

1.交流耐壓

      中試控股本裝置利用高壓回路中電抗與容型試品發生串聯諧振產生高壓，檢測測試品的絕緣程度。實驗過程可采用手動與自動方式實現，所產生的高壓可根據測試品的電壓等級進行調整，范圍廣，可靠性高，穩定性好。諧振頻率范圍可達30~300Hz，接近于工頻耐壓試驗。

2.報警、保護功能

   中試控股本裝置具有智能的保護和報警功能。測試品在進行耐壓試驗過程中，若被擊穿，裝置具有自動判斷、報警、保護、切除試驗回路電源，同時會在人機交互界面上顯示故障信息。當超過設定的試驗電壓時，也會有相應的保護動作，具有完善的報警功能。

3.存儲打印功能

   除以上功能外，中試控股本裝置還具備存儲和打印功能。在測試品進行交流耐壓過程中，能夠記錄并存儲耐壓過程中的電壓值以及試驗結果，可以通過打印機將試驗過程電壓值和試驗結果打印，方便日后查詢。

   創新點：

1、中試控股利用高壓回路中電抗與容型試品發生串聯諧振產生高壓，減少電源輸入容量。

2、裝置具有全自動功能，操作方便，體積小，便于攜帶。

3、中試控股控制電路采用雙處理器結構，充分利用DSP芯片高效的數據處理能力，對數據實時采樣、運算及對電壓實時調節控制；采用STM32控制人機交互界面，操作方便，顯示直觀。

4、中試控股采用基于負載電流前饋的濾波電容電壓外環電感電流內環的雙環控制系統，使得在掃頻過程中電壓幅值穩定，中試控股具有良好的正弦化波形。

5、中試控股采用單極性倍頻調制算法，使得濾波器的設計比較方便，輸出電壓波形良好。