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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜串聯諧振裝置/電科院推薦

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

11kV/300mm2電纜1km交流耐壓試驗，電容量≤0.3755uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓28kV，試驗時間5min。
10kV開關等電氣設備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過42kV，試驗時間1min。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置：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。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。

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置主要技術參數
1.額定容量：44kVA
2.額定電壓：22kV；44kV
3.額定電流：2A；1A
4.測量精度：系統有效值1.5級
5.工作頻率：30-300Hz
6.裝置輸出波形：正弦波
7.品質因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)
8.波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%
9.輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz
10.工作時間：額定負載下允許連續60min；過壓1.1倍1分鐘
11.溫    升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K
12.保護功能：過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能
13.環境溫度：－20℃-55℃
14.相對濕度：≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米

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。
一般應考慮以下幾個因素： 
1、在被試品上可能產生過電壓的數值、持續時間及其次數。如被試品遭受較高過電壓的可能性極小，則可不必采用過高的試驗電壓；如被試品（如直接與架空線連接的發電機）可能遭受到較高的過電壓時，則應適當提高試驗電壓的數值。 
2、電氣設備設計時采用的絕緣水平。
3、設備絕緣的狀況。設備在運行中由于各種條件的影響，使絕緣逐步劣化，絕緣性能下降，故在確定試驗電壓時，應考慮到絕緣損傷的程度和運行年限。例如，運行中設備的試驗電壓應為出廠時的75%~90%。
被試品是否被穿可按下述各種情況進行判斷： 
1、根據試驗時接入的表計進行分析，一般情況下，若電流表突然上升，則表明被試品擊穿（過流繼電器動作，自動跳閘）。但當被試品的容抗XC  與試驗變壓器的漏抗 XL之比不大于2時，雖然被試品擊穿，電流表指示也不會發生明顯的變化，有時還可能出現電流表指示反而下降的情況。 
若出現這種情況，應根據在高壓側的測量電壓裝置高壓側的電壓，被試品若擊穿，其電壓表只是要突然下降，而在低壓側測量的電壓表也要下降，但有時很不明顯。 
2、根據試驗控制回路的狀況進行分析。若過流繼電器整定值適當，則被試品擊穿時過流繼電器動作，電磁開關即跳閘。若整定值過小，可以在升壓過程中因被試品的電容電流過大而使過流繼電器動作而跳閘。 
3、根據被試品狀況進行分析。試驗過程中，如被試品發出響聲、斷續放電響聲、冒煙、產生氣體、有焦臭味、及燃燒等都是不能容許的，應查明原因。如查明這種情況來自被試品絕緣部分，則可以認為被試品存在問題或已確實被。 
什么是串聯諧振？ 
由于電力預防試驗大多是對于大容量和高電壓的電氣設備，建議采用工頻耐壓進行絕緣性能的檢測，也就是剔除了采用直流高壓發生器對于電氣設備絕緣性能檢測的使用要求，雖兩者都屬于破壞性試驗，但經過長期的研究，采用工頻耐壓的方式相對于直流耐壓穩定性，安全性要好，由于電氣設備的容量大，電壓高，往往像油浸式試驗變壓器一類的工頻耐壓設備無法滿足測試要求，在國內，為了達到這一目的，基本通過變頻串聯諧振來實現測量。 
變頻串聯諧振，“變頻”在串聯諧振電路中，通過調整可變的頻率范圍產生諧振條件，“串聯”是指在整個電路中的鏈接方式，串聯時，電壓相加，電流不變，“諧振”是指的諧振電路，組合起來就是我們常說的串聯諧振試驗裝置。
串聯諧振試驗前有什么條件？ 
試驗前條件分析 
當我們拿到試驗之后，我們要分析試驗的主體是什么，比如：電力電纜、變壓器、GIS組合器還是母線等等，針對不同的內容所施加的電壓不一樣，像同樣是變壓器，中性點接地和不接地的電壓等級就不同，而且接線也不同，電壓和容量直接影響串聯諧振試驗裝置的配置方案，所說的配置方案也就是連接方式，串聯方式、怎么串聯以及串聯幾個等等。 
要想達到串聯諧振的條件是當容抗等于感抗時，即可產生諧振的條件。 
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。 

變頻串聯諧振采用的是諧振原理，在系統回路中產生一定頻率的電壓與回路中的電容，電抗產生諧振，其電容（試品）兩端產生諧振電壓后，再進行升壓，使電容兩端的電壓達到試驗電壓。

試驗電流： I=2πfCU×10-3 (A) 頻率的選擇(HZ)

1、發電機―――50HZ，取 50HZ

2、變壓器―――45~65HZ，取 50HZ

3、GIS、開關、母線―――30~300HZ，取 45HZ

4、電力電纜：30~300HZ，取 35HZ 電壓的選擇(kV)

整個試驗裝置單件重量很輕，最大不超過65kg，便于現場使用。 變頻串聯諧振試驗裝置主要由變頻控制電源、勵磁變壓器、電抗器、電容分壓器組成。

串聯諧振試驗裝置具有較寬的適用范圍，既能滿足電壓、小電流的設備試驗，又能滿足低電壓的交流耐壓要求，其技術參數我們一起來了解下。

串聯諧振試驗裝置技術指標

輸出電壓波形畸變率：         <1.0％

允許連續工作時間：     額定條件下一次性工作 15 分鐘。

裝置自身品質因數：     Q>50

電纜和發電機試驗時滿負荷下品質因數：         Q>30（與負載相關）

主變壓器和線路試驗滿負荷時品質因數：         Q>30（與負載相關）

輸入電源：     三相 380V 或單相 220V，當電源為 380V 時，可做 額定負載試驗；當電源為 220V 時，只可做 1/2 負載試驗。

頻率調節范圍：     20Hz～300Hz

系統測量精度：     1.5％

裝置具有過壓、過流、零位啟動、閃絡保護等保護功能    

變頻串聯諧振試驗裝置進行電纜耐壓試驗時，由于被試電纜的電容量較大,若在試驗時試品擊穿或發生高壓弓|線對地放電,在電纜的接地端處,試驗接地線和控制箱外殼等處, 可能會產生暫態過電壓。

變頻串聯諧振試驗裝置已在控制箱和主要部件內, 采取多重暫態過電壓保護措施,能保證設備的正常工作。此外,在試驗接地線布置方面還應注意采取下列保護措施:

1.試驗設備(諧振電抗器、分壓器、 勵磁變壓器等)應盡量靠近被試電纜頭,減少試驗接地線的長度,即減少接地線的電感量。

2.采用專配的一點接地式試驗接地線組。特別注意試驗接地線應盡可能的短,不要任意延長接地線長度。

3.試驗時操作人員除接觸調諧、調壓絕緣旋鈕外不要觸及控制箱金屬外殼,否則在高壓側擊穿或放電時, 可能有輕微的刺痛感。有條件時, 建議操作人員站在橡膠絕緣墊上工作。

4.試驗變壓器有800V、1000V、 1500V 三個端子,當系統所需高壓小于15kV時選用800V端子,當系統所需高壓大于15kV小于60kV時選用1000V端子，當系統所需高壓大于60kV時選用1500V端子。 近年來隨著我國電力建設的迅速發展，電網結 構和系統容量不斷擴大，許多地區特別是經濟較發 達地區的系統短路電流水平已經直逼甚至超過國家 有關電力規程所規定的允許范圍。如有資料計算表 明，三峽電站可能的最大短路電流周期分量高達 300 kA，一些大型發電廠出口或廠站高壓變電站 出口的最大短路電流也高達100～200 kA。

目前國際上只能制造最大遮斷電流100 kA的GIS斷路器， 我國尚無此類斷路器生產能力。可以采用分層、分 區甚至解列運行，或者串聯普通電抗器等措施限制 系統短路電流，但這些常規限流措施一般都受系統 網架結構、運行方式、安全穩定性等因素的制約， 限流效果有限，且存在負面影響(如降低系統正常 運行時的供電可靠性與運行靈活性、存在壓降損耗和操作過電壓隱患等)。因此，研發新型限流技術與 裝置，確保電力系統正常運行時盡量減小或消除不 利影響，發生短路故障時能夠有效抑制系統短路容量(短路電流)，從而減輕斷路器等系統電氣設備的 負擔，提高其工作可靠性和使用壽命，進而提高電 力系統運行安全可靠性，已成為當前電力系統及進 一步發展中急需解決的迫切問題。

 早在上世紀70年代，國際上就有人提出了“短 路限流器”方案；美國電力科學研究院EPRI (Electric Power Research Institute)曾在上世紀90年代初組織專家組對配電網絡的各種限流技術進行 了專門的調研，認為應用電力電子技術發展固態限流器(是較現實的技術途徑，并給出一種建議的基于GTO 的固態限流器實現方案。在EpRI調研報告的推動下，全球興起了研究短路電流限流技術、特別是應 用電力電子器件研發固態限流器的熱潮，出現了串 聯諧振式(簡稱串諧式，下同)限流器、帶固定串補及可控串補功能的諧振式限流器以及其他類型的固態限流器。這些故障限流器各有特點， 本文僅對串諧式限流器及其在系統發生短路時的運 行工況進行較為深入的仿真研究。