原标题：高压电缆耐压试验装置（电科院）

中试控股技术研究院鲁工为您讲解：高压电缆耐压试验装置（电科院）

ZSBP-405KVA/270KV变频串联谐振耐压试验装置

| 参考标准：DL/T 474.4-2018

简易读懂：变频串联谐振耐压试验装置可以做什么?

变频串联谐振成套耐压试验装置适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验，主要针对电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管、支柱绝缘子、电抗器、母线、隔离开关、输电线路、发电机、电动机、熔断器、电容器、隔离开关、接触器、配电箱、绝缘材质、变电站系统的交流耐压试验。

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ZSBP-405KVA/270KV变频串联谐振耐压试验装置组成部分：变频电源主机、激励变压器、电抗器、电容分压器、补偿电容器、测试附件组成。适用电压等级：6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV，也可以定制不同的电压等级规格。

如何选择合适的变频串联谐振耐压试验装置？

为了选对规格，请提供以下技术参数

1、电力变压器：电压等级，大容量，试验性质（中性点耐压或全绝缘耐压）单相对地电容量；

2、电力电缆：电压等级，大长度，截面积；

3、发电机、电动机：电压等级（出口电压或称工作电压），试验电压（耐压值）单相对地电容量范围（如0.2-0.55uF等）；

4、开关、绝缘子、PT、CT、绝缘工器具、母线：电压等级（或称工作电压）；试验电压（耐压值）；

5、CVT效验：电压等级或称工作电压，试验电压（耐压值）电容量范围（如0.005-0.02uF）。

ZSBP-405KVA/270KV变频串联谐振耐压试验装置

一、适用范围

1．35kV，300平方毫米交联电缆2000m，电容量≤0.59μF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV。

2、10kV，300平方毫米交联电缆5000m，电容量≤1.9μF，试验频率30-300Hz，试验电压22kV。

3.10kV/1000kVA变压器的交流耐压试验， 电容量≤0.01μF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过35kV。

4.110kV/1000kVA变压器的交流耐压试验， 电容量≤0.01μF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过160kV。

5．110kV，300平方毫米交联电缆600m，电容量≤0.12μF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV。

6. 环境温度：－150C –45 0C;

7. 相对湿度：≤90%RH;

8. 海拔高度: ≤2500米；

二、系统主要性能及参数

1、电源电压： 380V±10%、50Hz；

2、额定容量： 405KVA；

3、输出电压： 270KV，

4、输出电流： 1.5A.3A 4.5A

5、输出电压波形: 正弦波；

6、输出电压波形畸变率: ≤0.5% ；

7、允许连续工作时间：额定输出电流下持续运行时间为60分钟；

8、输出频率范围: 30～300Hz ；

9、品质因数: ≥30

10、系统噪声: ≤60db

11、系统测量精度: 1.0级

12、频率分辨率: 0.01Hz

13、频率不稳定度: ≤0.05%

14、环境温度： -25℃～ +55℃

相对湿度: ≤90%

海拔高度: ≤2000m

15、具备手动试验/自动调谐/自动试验模式。

16、具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率等。

17、具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能。

18 具备过电压、过电流、过热保护功能。

19、具备闪络保护功能,在试品发生闪络时谐振回路失谐,电源立即停止输出,屏幕提示“试验失败”及相关信息。

20、具备各种数据打印功能。

三、设备制造遵循的国家标准和行业标准

GB7328-87 << 变压器和电抗器的声级测量>>

GB1094 <<电力变压器>>

GB/T16927.1-2-1997 <<高电压试验技术>>

ZBK41006-89 <<试验变压器>>

GB4208 <<外壳防护等级>>

GB2900 <<电工名词术语>>

GB5273 <<变压器、高压电器和套管的端子>>

GB191 <<包装储运标志>>

GB10327 <<电力变压器绝缘水平和绝缘试验外绝缘自空气间隙》

GB10229-88 <<电抗器>>

IEC358(1990) <<耦合电容器和电容分压器>>

IEC1000 <<电磁兼容性>>

GB4793-1984 电子测量仪器安全要求

四、系统配置及具体参数

1、变频控制电源20KW 1台

a) 变频控制电源采用高压耐压试验专用变频电源,采用一体化设计,控制电源本体具备调频、调压、控制、保护等功能。

b) 额定输出容量: 20KW

c) 工作电源: 交流220V、50Hz 。

d) 输出电压: 0～500V可调。

e) 输出电压不稳定度≤0.05%

f) 最大输出电流: 40A

g) 输出波形:正弦波, 波形畸变率:≤0.5%

h) 频率调节范围: 30～300Hz

频率调节分辨率: 0.001 Hz

i) 连续运行时间: 大于1小时

j) 噪声水平:≤ 60dB

k) 变频电源采用高性能专用微机控制电压、频率调节

l) 变频电源配备专用引线和插头与其他设备进行连接。

m) 保 护 ：具有过压、过流、过热、放电保护功能。

n) 具备手动试验/自动调谐/自动试验三种模式,并可任意切换。

具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率、励磁电流、励磁电压、试验时间等。

具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能及各种数据打印功能。

O) 重 量： 26Kg

2、 励磁变压器20KVA 1台

a) 额定容量: 20KVA

b) 输入电压: 500V

c) 输出电压： 2KV; 4KV；10KV

d) 工作频率范围： 30～300Hz

e) 连续运行时间: 大于1小时

f) 电压比测量误差: 小于1%

g) 结构： 采用干式结构,绝缘耐热等级H级,满足干式变压器国家规范要求；

高﹑低压绕组间和铁芯设静电屏蔽,既作为励磁变,又是隔离变；

内置过电压保护,防止击穿反击。

h) 重 量： 70Kg ;

3、高压电抗器 67.5/45 6台

a) 额定容量： 67.5KVA

b) 额定电压： 45KV

c) 额定电流： 5.5A

e) 品质因素： Q≥30

f) 结 构： 干式；

g) 重 量： 60Kg/台

h) 连续运行时间：≥ 1小时

4、 电容分压器 270/0.001 1台

a) 额定电压： 270KV

b) 工作频率： 30～300Hz

c) 分 压 比： 2000：1

d) 分压比误差： ≤1%,

e) 测量精度： 交流有效值1.0级

f) 介质损耗： tgδ≤0.5% ;

g) 重 量： 10Kg

h)高﹑低压臂的电容采用一致的介质结构,温度系数小,角位移小,在30-300HZ内分压比不变。

五、供货清单一览表

序号 设备名称 型号规格 单位 数量

1 变频电源 20KW 台 1

2 励磁变压器 20KVA 台 1

3 高压电抗器 67.5/45(45KV/1.5A) 台 6

4 电容分压器 270/0.001（270KV） 台 1

5 附件测试线一套 套 1

六、出厂检验

本装置出厂前，对各组成单元设备及成套装置分别按下列试验项目进行出厂前试验，试验结果完全符合协议及以下标准要求后方可出厂。

1、变频电源

1）绝缘电阻测试

2）耐压试验：2000V，1分钟

3）负载试验：在满负荷下，各器件的温升不大于45K 。

2、励磁变压器

1）直流电阻测量

2）变比测量

3）空载电流及空载损耗

4）短路阻抗和负载损耗

5）绝缘电阻测试

6）温升试验：额定容量下运行60min,温升不大于65K

3、电抗器试验

1）直流电阻测量

2）电感量测量

3）交流耐压试验

温升试验：额定容量下运行60min,温升不大于65K

4、成套装置试验

（1） 耐压试验：1.1额定电压下，耐压1min；

（2） 短路试验：电压为0.5U，0.8U，1.0U的条件下，将高压输出突发短路3次，保护装置可靠动作，各单元完好。

（3）噪音小于60dB；

ZSBP-75KVA/75KV变频串联谐振成套试验装置：就是做耐压试验的设备，它是为了满足大容量的被试品要求而研发的设备。它是一套组合设备，为了耐压试验能顺利准确地进行，针对不同被试品，串联谐振装置的组件是不同的。所以请务必准确选型，技术部为您量身制定选型方案。

中试控股ZSBP-75KVA/75KV变频串联谐振成套试验装置产品适用性好，实用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企业以及电力工作者信赖的好伙伴。

中试控股践行“精细制造，深耕技术”产出ZSBP-405KVA/270KV变频串联谐振耐压试验装置优质产品能够在市场中赢得用户信赖,树立中试控股新形象打下了坚实的根底。

ZSBP-405KVA/270KV变频串联谐振耐压试验装置

二、国内技术发展现状

目前国内串联谐振变频电源主要采用以下三种技术方案：

1.PWM控制技术

在调频调压控制技术发展早期多使用PAM方法，因此，变频电源逆变器输出交流电压波形仅仅能是方波，改变方波有效值，仅仅能通过改变方波幅值，即中间直流电压幅值来完成。随着全控型开关元件IGBT、IGCT、MOSFET等出现，才逐渐发展为PWM方法。由于调节PWM波占空比就能调节电压幅值，所对逆变环节可同时完成调压与调频任务，整流器无需控制，设备构造更简单，控制更方便。基于该技术可以在谐振电容(试品)上获得THD<1%的正弦波。方波变频电源主电路如下所示。

2.基于高速IC和直接数字频率合成(DDS)技术

采用该方案频率分辨率可达到0.01Hz，频率稳定度高，很容易对信号实现全数字式调制。其控制框图和实现原理如下图所示。

由DSP处理器控制正弦波芯片产生频率在30Hz~300Hz连续可调(幅值也可调)的标准正弦波信号，中试控股经过第一级功率放大后再经过上千只大功率三极管组成的桥式放大电路放大，正弦信号最终达到所需要的设计功率，输出电压连续可调。此时正弦波信号经励磁变压器升压供给谐振电路获取需要的高压。

该方案输出的正弦波失真度较小，输出电压中高频信号引起的局部放电干扰小，但由于大功率三极管的温度特性较差，在较大功率输出时，温升较快，三极管的放大倍数增加，会导致输出电压漂移，并且电路复杂、不易维护。

3.基于SPWM的控制技术

采用SPWM技术的新型调频式谐振试验电源由大功率开关器件IGBT组成的电路来代替传统的模拟信号源及其功率放大电路直接产生大功率标准正弦波。系统结构图如下图所示，主要由三相PWM整流电路(或不控整流电路)、H桥逆变电路、输出滤波器、检测单元、DSP控制器及人机接口(键盘、液晶)组成。T为中间励磁升压变压器，RL为试验回路谐振电感的等效内阻，C为试验回路等效电容，包括被试品电容及试验回路谐振电容。整个试验电源输出电压的调节通过控制三相PWM整流电路输出侧电容电压大小来实现;当C3上电压稳定在设定值以后,系统开始频率调节,通过控制逆变电路开关器件IGBT的通断频率来实现，输出滤波器滤除系统输出信号的毛刺从而得到符合要求的正弦波形。

该方案输出波形较传统模拟方式稍差，输出在低电压下谐波含量较传统方式大，但电路较为简单，容易维护，但控制较为复杂。

三、结论

1.可同时用于局放和交流耐压试验的串联谐振电源所采用的技术方案以传统模拟方式(逐级放大)最好，中试控股该方案可直接输出正弦波，且失真度较小，输出电压中高频信号引起的局部放电干扰≤5pc，但电路较为复杂、不易维护，成本较高;

2.用于交流耐压试验的串联谐振变频电源普遍采用SPWM方式，中试控股其输出波形较传统方式差，干扰引起的局放较大，只适合于交流耐压试验(限于手上资料的限制，没发现有应用于局放试验的)，该技术方案控制较为复杂，但其硬件较传统方式简单，成本较低，体积和重量较小，易于维护。

3.PWM控制方式可满足交流耐压试验的要求，其输出为方波电压，系统输出为正弦波，但在非谐振状态时波形较差，实现相对容易，成本也较低。

现场受到设备容量和体积等问题，目前国家尚无高压电力电缆敷设后在现场进行交流耐压试验的相应标准。有相关单位推荐使用工频及近似工频(30～300Hz)的交流试验方法。变频串联谐振是谐振式电流滤波电路，能改善电源波形畸变，获得较好的正弦电压波形，有效防止谐波峰值对被试品的误击穿。变频串联谐振工作在谐振状态，当被试品的绝缘点被击穿时，电流立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的数十分之一。发生闪络击穿时，因失去谐振条件，除短路电流立即下降外，高电压也立即消失，电弧即可熄灭。其恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压断开电源，所以适用于高电压、大容量的电力设备的绝缘耐压试验。

南方电网公司2004年发布的企业标准之《电力设备预防性试验规程》内容中在电缆主绝缘耐压试验一项中规定了电缆的交流耐压试验标准，其试验频率推荐为20～300Hz，35kV及以下电缆试验电压为1.6倍的相电压，110kV电缆试验电压为1.36倍的相电压，220kV及以上电缆试验电压为1.12倍的相电压。

交流耐压试验方法的选择

1，超低频0.1Hz耐压试验

因被试电缆的电容量很大，工频试验时所需试验变压器的容量也要很大，导致试验设备笨重而不适于现场使用。采用0.1Hz作为试验电源，理论上可以将试验变压器的容量降低到1/500，试验变压器的重量可大大降低，可以较容易地移动到现场进行试验。目前，此种方法主要应用于中低压电缆的试验，由于试验条件的真实性毕竟不如近工频交流电压，电压等级偏低，还不能用于110kV及以上的高压电缆试验。

2，振荡电压试验

振荡电压试验是用直流电源给电缆充电，当达到试验电压后使放电间隙击穿而通过电感线圈放电，对电缆施加一定电压幅位、频率为kHz级的衰减振荡波电压作为挤包绝缘电缆线路的竣工试验方法的另一种途径。此种方法比直流耐压试验方法有效，但与工频电压试验相比， 其检查电缆主绝缘和附件缺陷的效果仍不理想， 一是波的衰减厉害，难以满足长电缆的需要;二是使局放增大，对电缆有较大伤害。

3，谐振耐压试验

谐振耐压试验方法是通过改变试验系统的电感量和试验频率，使回路处于谐振状态，这样试验回路中试品上的大部分容性电流与电抗器上的感性电流相抵消，电源供给的能量仅为回路中消耗的用功功率，为试品容量的1/Q(Q为系统的谐振倍数);因此试验电源的容量在降低，重量大大减轻。谐振耐压试验系统按调节方式分为调感式和调频式两种。

可调电感型谐振试验系统可以满足耐压要求，但由于重量大，可移动性差，主要用于试验室。变频串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容实现电容谐振，在被试品上获得高电压、大电流，是当前高电压试验的一种新的方法与潮流，在国内外已经得到广泛的应用。

变频谐振试验系统不但能满足高压电缆的耐压要求，而且具有重量轻、可移动性好的优点，适宜现场试验。经分析比较，我们采用变频串联谐振成套试验装置，该装置采用固定电抗器作为谐振电抗器，以调频的方式实现谐振，频率的调节范围为30～300Hz，符合南方电网公司2004年发布的企业标准之《电力设备预防性试验规程》内容中推荐使用频率20～300Hz的谐振耐压试验。返回搜狐，查看更多

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