变频串联谐振耐压试验装置（电科院）

  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，主要是针对电力电缆、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。

  中试控股始于1986年 ▪ 30多年专业制造 ▪ 国家电网.南方电网.内蒙电网.入围合格供应商

  ZSBP-1000KVA/500KV变频串联谐振耐压试验成套装置组成部分：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，也能定制不同的电压等级规格。

  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；

  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）。

  1、目前在国际和国内已有慢慢的变多的XLPE交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原来的充油油纸绝缘的电力电缆。但在交联电缆投运前的试验手段上由于被试容量大和试验设备的原因，仍沿袭使用直流耐压的试验方法。近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对XLPE 交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。有的研究机构观点认为XLPE 结构具有承储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿。国内一些研究机构觉得，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同。直流试验也不能真实模拟运作时的状态下电缆承受的过电压，并有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺的缺陷。因此，使用非直流的方法对交联电缆进行耐压试验就慢慢的受到人们的重视。同时，各种大型变压器的交流耐压试验，火力及水力发电机的交流耐压试验也定时进行。这些设备的试验要求的试验设备容量大，，通常情况下采用谐振的办法来进行试验，但必须是在工频条件下或等效工频条件下进行。等效工频条件一般都会采用45—65HZ的频率范围，但是很多试验单位要求30-300HZ试验电源对这类设备做交流耐压试验。其他的还有一种设备介于交流和直流之间的，0.1HZ的超低频设备耐压仪，他有一个弊端就是电压很难做到很高，在行业里推广使用始终没得到用户的大面积认可。串联谐振装置的应用很快就得到市场的认可，他是真实模拟运作时的状态施加电压，能够很快的发现设备本身状态情况。

  我公司系列串联谐振装置大多数都用在10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交联橡塑电力电缆，66kV、110kV、220kV的组合电器（GIS）的变频交流耐压试验，水力和火力发电机或电力变压器等的工频交流耐压试验。其基础原理是采用可调节（30-300HZ）串联谐振试验设备与被试品电容谐振产生交流试验电压。由于电缆的电容量较大，采用传统的工频试验变压器很笨重、庞大、大电流的工作电源现场不易取得，因此一般都采用串联谐振交流耐压试验设备。其输入电源的容量明显降低，重量减轻，便于使用和运输。初期都采用调感式串联谐振设备（50HZ），但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因此现在大多采用变频谐振，能够获得更高的品质因数（Q值），并具有自动调谐、多重保护、以及降低噪音、灵活的组合方式、单件重量轻等优点。

  1.1、所需电源容量大幅度的降低。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品的电容谐振产生高电压和大电流的，在总系统中，电源只需要出示系统中有功消耗的部分，因此，试验所需要的电源功率只有试验容量的1/Q。

  1.2、设备的重量和体积大大的减少。串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和大功率试验变压器，而且，谐振激磁电源只需要试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大幅度减少，一般为普通试验装置的1/5-1/30.

  1.3、改善输出电压的波形。谐振电源是谐振式滤波电容，能改善输出电压的波形畸变，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

  1.4、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流，击穿电流相差数百倍。所以串联谐振能有效的找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。

  1.5、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且，不会出现任何恢复过电压。

  3、该装置主要针220kV及以下电缆等所有电气主设备的交流耐压试验设计制造。电抗器采用多只分开设计，既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求，又能满足象6kV电缆这样的低电压的交流耐压试验要求，具有较宽的适合使用的范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。

  1.1、装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能，过压过流保护值能够准确的通过用户需要整定，试品闪络时闪络保护动作并能记下闪络电压值，以供试验分析。

  1.3、装置具有多种工作模式，方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。

  1.5、装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，同时液晶大屏幕显示测频和试验频率一致，方便使用者直观了解是否找到谐振点。

  1.6、采用了ARM平台技术，可以方便的按照每个用户需要增减功能和升级，也使得人机交换界面更为人性化。

  1.7、技术特点归纳：先进的数字、功率技术；功率器件全部采用的德国英飞凌，日本富士的IGBT智能模块，芯片全部采用英特尔的原装器件等

  用于10kV电缆的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压低一些的电压端，比如2kV；

  用于35kV电缆的耐压装置，35kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压较高一点的电压端，比如3-4kV；

  用于110kV电缆的耐压装置，110kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压高端比如5-6kV；（110kV变压器）

  用于110kV互感器，组合电器，开关等的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压高端比如10--15kV；

  1.3、电抗器和分压器：本装置含有自检功能即不带任何被试品情况下可以自谐升压；电抗器一定要保证3节以上叠在一起串联起来和分压器组成谐振回路产生高压。被试品的连线一般接在比较重的电抗器顶端，这样不至于被张力拉倒。电抗器使用时，电抗器底部不要放在铁板上或者带铁的地方，因为电抗器是个开口磁路，试验时和铁板会产生涡流长时间会烧坏电抗器。

  ZSBP-1000KVA/500KV变频串联谐振耐压试验成套装置激励变压器接线kV电缆的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压低一些的电压端，比如2kV；

  用于35kV电缆的耐压装置，35kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压较高一点的电压端，比如3-4kV；

  用于110kV电缆的耐压装置，110kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压高端比如5-6kV；

  1、满足220KV/300000KVA及以下变压器（容量不限）的交流耐压试验，电容≤0.025uF,试验频率45~65Hz,试验电压U≤384kV。试验时间：1分钟

  2、满足220KV及以下开关，互感器，母线等交流耐压试验，电容≤0.008uF,试验频率30~300Hz,试验电压U≤384kV。试验时间：1分钟

  ：就是做耐压试验的设备，它是为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。

  产品适用性好，实用可靠，效率高，事半功倍 是很多企业和电力工作者信赖的好伙伴。

  串联谐振解决方案首选中试控股，为什么我要这样说。因为中试控股是有着28年的技术沉淀。新一轮电改的持续推进，我国电力市场化程度不断的提高。但目前电改的实际进展情况如何?当前国内电力体制改革与储能发展的共性需求，旨在推动中国的电力市场化进而为中国的电力市场化中试控股作为一家技术型企业，有必要担负起中国的电力市场责任所在。必将迎来商业化发展的大时代。

  本成果中试控股已授权实用新型专利一项“高压变频串联谐振试验电源”，同时，已发表论文两篇，其中一篇EI检索（“智能型高压变频串联谐振试验电源设计”、“智能型串联谐振试验电源电压及频率的研究”），目前一篇论文已被高电压技术杂志（EI源刊）录用（“一种调频式串联谐振试验电源数字控制器设计”）。

  本成果研究了一种智能型高压变频串联谐振交流耐压试验电源。智能型串联谐振试验电源是电力设施进行耐压试验必不可少的检验设备，通过对电力设备做耐压试验，能确定设备内部的清洁度及绝缘是不是达到规定要求，用来检验设备的制造及性能好与否，确保设施安全可靠运行，智能型串联谐振试验电源采用变频变压的方法来使试验回路谐振实现二次升压，是电气设备做耐压试验必不可少的检测设备。以往进行的工频交流试验实验装置主要是高压试验变压器和电力变压器，电源容量大、试验装置笨重，不能自动调频、调压，难以适应当今大电网、高电压、高自动化的发展的新趋势。与传统的调频式谐振高压试验电源相比，本研究作品嵌入新型智能调频、调压算法，利用大功率开关器件绝缘栅双极晶体管（IGBT）代替以往的模拟器件逆变产生高压试验所需的交流电压，同时利用LC串联谐振原理使在测试品上产生电路品质因数Q（一般处于50~100之间）倍的高压。该装置体积小、重量轻，现场简单易操作方便，并且中试控股可以轻松又有效的保护实验装置以及测试品。本装置的基本功能如下：

  中试控股本装置利用高压回路中电抗与容型试品发生串联谐振产生高压，检测测试品的绝缘程度。实验过程可采用手动与自动方式实现，所产生的高压可根据测试品的电压等级做调整，范围广，可靠性高，稳定性高。谐振频率范围可达30~300Hz，接近于工频耐压试验。

  中试控股本装置具有智能的保护和报警功能。测试品在进行耐压试验过程中，若被击穿，装置具有自动判断、报警、保护、切除试验回路电源，同时会在人机交互界面上显示故障信息。当超过设定的试验电压时，也会有相应的保护动作，具有完善的报警功能。

  除以上功能外，中试控股本装置还具备存储和打印功能。在测试品进行交流耐压过程中，能够记录并存储耐压过程中的电压值以及试验结果，能够最终靠打印机将试验过程电压值和试验结果打印，方便日后查询。

  1、中试控股利用高压回路中电抗与容型试品发生串联谐振产生高压，减少电源输入容量。

  3、中试控股控制电路采取双处理器结构，充分的利用DSP芯片高效的数据处理能力，对数据实时采样、运算及对电压实时调节控制；采用STM32控制人机交互界面，操作便捷，显示直观。

  4、中试控股采用基于负载电流前馈的滤波电容电压外环电感电流内环的双环控制管理系统，使得在扫频过程中电压幅值稳定，中试控股拥有非常良好的正弦化波形。

  5、中试控股采用单极性倍频调制算法，使得滤波器的设计较为方便，输出电压波形良好。

  近年来人民的生活水准不断提高，用电需求量的不断增大，导致电力设备要承受最高工作电压、电流的频繁作用，致使电力设备正常运行发生的事故中有很大一部分是绝缘故障。因此电力设备在挂网运行前一定用经过严格的绝缘性能检验测试。任何电力故障或事故的发生都将影响到电力系统的正常运行和电力用户的正常生产和生活，将会给国民经济造成重大损失，带来不良社会影响。国内诸多大学及科研所投入了大量的力量进行研究和开发，均已研制出实际的装置并投入运行。但是，由于技术还不够完善，以及别的方面的原因，早期已实际投运的系统运行效果并不理想，巨大的市场正急切呼唤新一代产品的问世。

  本成果研发的智能型高压变频串联谐振交流耐压试验电源，具有全自动功能，操作便捷，体积小，便于携带；硬件上采用双处理器结构，充分的利用DSP芯片高效的数据处理能力，对数据实时采样、运算及对电压实时调节控制；采用STM32控制人机交互界面，操作便捷，显示直观；软件上采用基于负载电流前馈的滤波电容电压外环电感电流内环的双环控制管理系统单极性倍频调制算法，使得在扫频过程中电压幅值稳定，拥有非常良好的正弦化波形。

  另外，陕西是西部地区的桥头堡，科技和教育水平居全国先进，然而由于种种原因经济仍处于欠发达水平。在国家西部大开发战略的推动下，陕西正在实施“科技兴陕”的战略，科技含量极高的本项目将积极推动这一战略的实施，为陕西经济和社会持续健康发展做出贡献。同时，本成果的实施对目前我国西部大开发“以科技带动经济发展”的战略也有具备极其重大意义，对促进陕西及西部地区经济的发展具有非常明显的社会效益。