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串聯(lián)諧振耐壓儀（電科院）

時間：2022-11-23

中試控股技術研究院魯工為您講解：串聯(lián)諧振耐壓儀（電科院）

ZSBP-1000KVA/500KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置
ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置
ZSBP-135KVA/108KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置
ZSBP-270KVA/270KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置
ZSBP-500KVA/200KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置
ZSBP-675KVA/270KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置
ZSBP-2600KVA/260KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置

| 參考標準：DL/T 474.4-2018

簡易讀懂：變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置可以做什么?
變頻串聯(lián)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(fā)電機、電動機、熔斷器、電容器、隔離開關、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統(tǒng)的交流耐壓試驗。

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ZSBP-1000KVA/500KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗成套裝置組成部分：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。適用電壓等級：6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV，也可以定制不同的電壓等級規(guī)格。

如何選擇合適的變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置？
為了選對規(guī)格，請?zhí)峁┮韵录夹g參數(shù)
1、電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質（中性點耐壓或全絕緣耐壓）單相對地電容量；
2、電力電纜：電壓等級，大長度，截面積；
3、發(fā)電機、電動機：電壓等級（出口電壓或稱工作電壓），試驗電壓（耐壓值）單相對地電容量范圍（如0.2-0.55uF等）；
4、開關、絕緣子、PT、CT、絕緣工器具、母線：電壓等級（或稱工作電壓）；試驗電壓（耐壓值）；
5、CVT效驗：電壓等級或稱工作電壓，試驗電壓（耐壓值）電容量范圍（如0.005-0.02uF）。

概述
1、目前在國際和國內已有越來越多的XLPE交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜替代原來的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯(lián)電纜投運前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。近年來國際、國內的很多研究機構的研究成果表明直流試驗對XLPE 交聯(lián)聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究機構觀點認為XLPE 結構具有承儲積累單極性殘余電荷的能力，當在直流試驗后，如不能有效的釋放直流殘余電荷，投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發(fā)生擊穿。國內一些研究機構認為，交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中，由于空間電荷效應，絕緣中的實際電場強度可比電纜絕緣的工作電場強度高達11倍。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發(fā)生擊穿，也會引起絕緣的嚴重損傷。其次，由于施加的直流電壓場強分布與運行的交流電壓場強分布不同。直流試驗也不能真實模擬運行狀態(tài)下電纜承受的過電壓，并有效的發(fā)現(xiàn)電纜及電纜接頭本身和施工工藝的缺陷。因此，使用非直流的方法對交聯(lián)電纜進行耐壓試驗就越來越受到人們的重視。同時，各種大型變壓器的交流耐壓試驗，火力及水力發(fā)電機的交流耐壓試驗也定期進行。這些設備的試驗要求的試驗設備容量大，，通常情況下采用諧振的方法進行試驗，但必須是在工頻條件下或等效工頻條件下進行。等效工頻條件一般采用45—65HZ的頻率范圍，但是很多試驗單位要求30-300HZ試驗電源對這類設備進行交流耐壓試驗。另外還有一種設備介于交流和直流之間的，0.1HZ的超低頻設備耐壓儀，他有一個弊端就是電壓很難做到很高，在行業(yè)里推廣使用一直沒有得到用戶的大面積認可。串聯(lián)諧振裝置的應用很快就得到市場的認可，他是真實模擬運行狀態(tài)施加電壓，能夠很快的發(fā)現(xiàn)設備本身狀態(tài)情況。
我公司系列串聯(lián)諧振裝置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交聯(lián)橡塑電力電纜，66kV、110kV、220kV的組合電器（GIS）的變頻交流耐壓試驗，水力和火力發(fā)電機或電力變壓器等的工頻交流耐壓試驗。其基本原理是采用可調節(jié)（30-300HZ）串聯(lián)諧振試驗設備與被試品電容諧振產生交流試驗電壓。由于電纜的電容量較大，采用傳統(tǒng)的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、大電流的工作電源現(xiàn)場不易取得，因此一般都采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗設備。其輸入電源的容量顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期都采用調感式串聯(lián)諧振設備（50HZ），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現(xiàn)在大多采用變頻諧振，可以得到更高的品質因數(shù)（Q值），并具有自動調諧、多重保護、以及降低噪音、靈活的組合方式、單件重量輕等優(yōu)點。
2、串聯(lián)諧振在電力系統(tǒng)應用中的優(yōu)點：
1.1、所需電源容量大大降低。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品的電容諧振產生高電壓和大電流的，在整個系統(tǒng)中，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此，試驗所需要的電源功率只有試驗容量的1/Q。
1.2、設備的重量和體積大大的減少。串聯(lián)諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調壓裝置和大功率試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需要試驗容量的1/Q，使得系統(tǒng)重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/5-1/30.
1.3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電容，能改善輸出電壓的波形畸變，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。
1.4、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而并聯(lián)諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流，擊穿電流相差數(shù)百倍。所以串聯(lián)諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。
1.5、不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。試品發(fā)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(xiàn)任何恢復過電壓。
3、該裝置主要針220kV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。

ZSBP-1000KVA/500KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗成套裝置特點
1.1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)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。
1.2、整個裝置單件重量很輕，最大不超過60kg，便于現(xiàn)場使用。
1.3、裝置具有多種工作模式，方便用戶根據現(xiàn)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、手動模式模式、
1.4、能存儲，存入的數(shù)據編號是數(shù)字，方便的幫助用戶識別和查找。
1.5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規(guī)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。
1.6、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。
1.7、技術特點歸納：先進的數(shù)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，芯片全部采用英特爾的原裝器件等
4、全套系統(tǒng)的配置用法說明：
1.1、變頻電源單獨可靠接地。
1.2、激勵變壓器一般有好幾個高壓端輸出：
用于10kV電纜的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓低一些的電壓端，比如2kV；
用于35kV電纜的耐壓裝置，35kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如3-4kV；
用于110kV電纜的耐壓裝置，110kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如5-6kV；（110kV變壓器）
用于110kV互感器，組合電器，開關等的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如10--15kV；
1.3、電抗器和分壓器：本裝置含有自檢功能即不帶任何被試品情況下可以自諧升壓；電抗器必須保證3節(jié)以上疊在一起串聯(lián)起來和分壓器組成諧振回路產生高壓。被試品的連線一般接在比較重的電抗器頂端，這樣不至于被張力拉倒。電抗器使用時，電抗器底部不要放在鐵板上或者帶鐵的地方，因為電抗器是個開口磁路，試驗時和鐵板會產生渦流長時間會燒壞電抗器。

ZSBP-1000KVA/500KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗成套裝置參數(shù)
（一）ZSBP指生產廠家代碼
1000指設備能輸出的最大額定容量，單位為kVA
500指設備能輸出的電壓等級，單位為kV；
（二）1000kVA/500kV變頻諧振試驗裝置技術指標
1．額定電壓：500KV
被試品的：
22kV---滿足10kV電纜交流耐壓試驗；
52kV---滿足35kV電纜交流耐壓試驗；
128kV---滿足110kV電纜交流耐壓試驗；
72kV---滿足35kV變壓器交流耐壓試驗；
95kV---滿足110kV變壓器中性點交流耐壓試驗
184kV---滿足110kV開關等交流耐壓試驗
2．輸出電壓波形畸變率：<1.0％
3.允許連續(xù)工作時間：額定條件下一次性工作60分鐘，
4．裝置自身品質因數(shù)：Q>50
5．火力發(fā)電機試驗時滿負荷下品質因數(shù)：Q>10（與負載相關）
6. 水力發(fā)電機試驗時滿負荷下品質因數(shù)：Q>10（與負載相關）
7．電纜試驗時滿負荷下品質因數(shù)：Q>30（與負載相關）
8．主變壓器試驗滿負荷時品質因數(shù)：Q>30（與負載相關）
9. GIS，開關等試驗滿負荷時品質因數(shù)：Q>50（與負載相關）
10．輸入電源： 380/220V
11．頻率調節(jié)范圍：30Hz～300Hz
12．系統(tǒng)測量精度：1.5％±200V
13．裝置具有過壓、過流、零位啟動等保護功能
（三）設備遵循標準
《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》 GB50150-2006
《水輪發(fā)電機組安裝技術規(guī)范》 GB/T8564――2003
《高壓諧振試驗裝置》 DL/T 849.6—2004
《電抗器》 GB10229.88
《電力設備預防性試驗規(guī)程》 DL/T596-1996
《耦合電容器和電容分壓器》 IEC358(1990)
（四）設備主要配置及技術參數(shù)說明：
1.變頻電源一臺：
額定功率：40kVA；
輸入電壓： 380/220V 45～65Hz
輸出電壓：0～500V可調
輸出電壓頻率：30～300Hz
0.01Hz步進可調
頻率不穩(wěn)定度≤0.02%
輸出電流：0～80A
重量：28kg
2.高壓諧振電抗器（共10臺）：100KVA/50KV
額定工作電壓：50kV
額定工作電流：2A
額定電感量：95H
連續(xù)工作時間：60min
溫升：小于60度
工作頻率：30-300Hz
重量：65kg
3.激勵變2臺：
額定容量：20kVA
輸入電壓：500V
輸出電壓：2/4/8/20Kv
重量：90kg
4.電容分壓器一臺： 500kV純電容式
自身電容量：1000pF
工作頻率：30～300Hz
分壓比：3000:1
不確定度：1.5%±200V
額定電壓:500kV
重量：30kg

ZSBP-1000KVA/500KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗成套裝置激勵變壓器接線用法：
用于10kV電纜的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓低一些的電壓端，比如2kV；
用于35kV電纜的耐壓裝置，35kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如3-4kV；
用于110kV電纜的耐壓裝置，110kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如5-6kV；
1、滿足220KV/300000KVA及以下變壓器（容量不限）的交流耐壓試驗，電容≤0.025uF,試驗頻率45~65Hz,試驗電壓U≤384kV。試驗時間：1分鐘
2、滿足220KV及以下開關，互感器，母線等交流耐壓試驗，電容≤0.008uF,試驗頻率30~300Hz,試驗電壓U≤384kV。試驗時間：1分鐘
3、滿足630mm2,220kV 電纜交流耐壓試驗，長度400m，電容≤0.056uF,試驗頻率30~300Hz,試驗電壓U≤216kV。試驗時間：60分鐘

ZSBP-1000KVA/500KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗成套裝置：就是做耐壓試驗的設備，它是為了滿足大容量的被試品要求而研發(fā)的設備。它是一套組合設備，為了耐壓試驗能順利準確地進行，針對不同被試品，串聯(lián)諧振裝置的組件是不同的。所以請務必準確選型，技術部為您量身制定選型方案。

中試控股ZSBP-1000KVA/500KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗成套裝置產品適用性好，實用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企業(yè)以及電力工作者信賴的好伙伴。

中試控股踐行“精細制造，深耕技術”產出ZSBP-1000KVA/500KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗成套裝置優(yōu)質產品能夠在市場中贏得用戶信賴,樹立中試控股新形象打下了堅實的根底。

ZSBP-1000KVA/500KV變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗成套裝置

特色：

1) 內部由嵌入式觸摸屏操控,操作功用得到優(yōu)化,操作簡略

2) 主動掃頻,尋找諧振點.頻率規(guī)模20-300Hz,可手動設置掃頻規(guī)模,掃頻最大耗時3分鐘(全頻掃). 頻率分辨率0.1Hz

3) 主動實驗,用戶可設置實驗程序,體系主動按設置的程序完結實驗進程

4) 主動實驗時,主動盯梢體系的諧振狀況,當諧振狀況發(fā)生變化,超越設置的區(qū)域時,體系主動盯梢諧振點.在全部進程中保證體系作業(yè)在最優(yōu)出力狀況，調頻時制作頻率電壓曲線。

5) 耐壓時主動盯梢電壓,電壓正常動搖時主動調整電壓到目標電壓,由用戶根據實驗狀況進行操作

6) 全壓輸出保護：在調壓進程中，嚴厲保證變頻電源不會全電壓輸出

7) 軟件經過嚴厲模仿運轉查驗，運轉安全、安穩(wěn)、可靠

8) 主動保留實驗數(shù)據,數(shù)據查詢功用,根據查詢條件查詢以往的實驗數(shù)據；

9) 液晶顯現(xiàn)屏可顯現(xiàn)電源電壓和電流；高壓輸出的頻率、電壓、電流

10) 保護功用：具有斷電、過流、過壓及閃絡保護功用；

a) 過電壓保護：可人工設定過電壓保護值；當整套設備的輸出電壓到達保護整定值時，主動切除整套設備

b) 過電流保護：可人工設定過電流保護值；當整套設備的輸出電流到達保護整定值時，主動切除整套設備

c) 擊穿保護：具有放電或閃絡保護功用，當高壓側發(fā)生對地閃絡時，主動切除整套設備。不會對實驗設備和人身形成損傷，變頻電源內電子元件不會擊穿

d) 斷電保護：實驗電源斷電后，設備能迅速保護

11) 變頻電源內部結構及其各元器件在經過正常的公路、鐵路運輸后，彼此方位不變，不損壞，緊固件不松動

遵照電力儀器奉告實驗需要，變壓器、GIS體系、SF6斷路器、電流互感器、電力電纜、套管的全部容性設備奉告時有必要符合交流耐壓實驗標準[1],那么讓咱們一起來細談細談變頻串聯(lián)諧振在電力工程中的遠景，運用傳統(tǒng)的工頻電壓實驗法進行容性儀器交流耐壓實驗時，升壓實驗變壓器不易轉移，而且現(xiàn)場大電流實驗電源不容易獲得。和傳統(tǒng)實驗辦法相對來說，變頻串聯(lián)諧振具有輸入電源容量小、設備分量輕，品質因數(shù)高，而且具有主動調諧、兩層防護、組合辦法活絡優(yōu)勢[2]。

由于中試控股串聯(lián)諧振裝置電源首要運用諧振電抗器和被試品電容諧振發(fā)生高電壓和大電流的，實驗電源僅僅供給體系有功的消耗，所以它所需電源功率僅具有實驗容量的1/Q。一起，由于串聯(lián)諧振實驗不必大功率調壓設備和工頻實驗變壓器，諧振激磁電源僅要實驗容量的1/Q，使得串聯(lián)諧振體系分量和體積方案化的減少。不一樣的是，諧振電源是諧振式濾波電路，其能優(yōu)化輸出電壓波形，以至于躲避諧波峰值對試品的誤擊穿。但在串聯(lián)諧振形式下，當試品絕緣缺陷被擊穿時，電路當即脫諧，回路電流靈敏調整為正常實驗電流的1/Q，所以他還能躲避大的短路電流對缺陷點的燒傷。

2.中試控股串聯(lián)諧振原理剖析

電路諧振時阻抗值最小，當端口電壓一守時，電路電流將抵達最大值，如圖1(b)所示，且該值的巨細僅與電阻的阻值有關而與電感和電容無關。諧振時電感電壓與電容電壓數(shù)值相等、相位相反，為總電壓的Q倍[4]，即。RLC串聯(lián)電路的電流是電源頻率的函數(shù)，

在電阻、電感及電容所構成的串聯(lián)電路中，當容抗與感抗相等時，電路中的電壓與電流相位一樣，電路呈現(xiàn)純電阻性，此即為串聯(lián)諧振[3]。當電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，電路的阻抗Z=R，此時回路總阻抗值最小，回路電流最大值。圖1(a)所示為電感和電容元件串聯(lián)構成的一端口網絡，其等效阻抗，當發(fā)生諧振時，其端口電壓與電流同相位，即，由此可推得諧振角頻率和諧振頻率分別為，。界說諧振時的感抗或容抗為特性阻抗ρ，則特性阻抗ρ與電阻R的比值即為品質因數(shù)Q。串聯(lián)諧振設備

為了研討電路參數(shù)對諧振特性的影響，一般選用通用諧振曲線，圖2(b)所示為串聯(lián)諧振電路的通用諧振曲線。通用諧振曲線的形狀只與Q值有關，且曲線形狀越尖利，電路的選頻功用越好。幅值大于峰值的0.707倍所對應的頻率方案為通帶寬，理論推導可得，由該式可知通帶寬與品質因數(shù)成反比。

即，在電路的電感L、電容C和電源電壓US不變的狀況下，不一樣的R值得到不一樣的Q值，圖2(a)所示為不一樣Q值時的電流幅頻特性曲線。