第一部分 產品概述

該裝置主要針對10kV、35kV、110kV電纜， 110kV及以下電壓等級GIS，開關等變電站設備的交流耐壓試驗設計制造。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。

該裝置主要由變頻控制電源、勵磁變壓器、電抗器、電容分壓器、補償電容器組成。

一、串聯諧振在電力系統中應用的優點：

1、所需電源容量大大減小。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產生高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，因此，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。

2、設備的重量和體積大大減少。串聯諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10。

3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

4、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯諧振狀態，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，短路電流與擊穿電流相差數百倍。所以，串聯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。

5、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。

二、我公司調頻諧振裝置主要功能及其技術特點：

1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（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。

2、整個裝置單件重量很輕，便于現場使用。

3、裝置具有三種工作模式，方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。

工作模式為：全自動模式、手動模式、自動調諧手動升壓模式.

4、能存儲和異地打印數據，存入的數據編號是數字，方便的幫助用戶識別和查找。

5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規定范圍內任意設定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。

6、采用了DSP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。

三、選用導則

1、電纜的交流耐壓試驗

目前在國際和國內已有越來越多的XLPE交聯聚乙烯絕緣的電力電纜替代原有的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯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，很長時間以來，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交聯聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究觀點認為XLPE結構具有存儲積累單極性殘余電荷的能力，當在直流試驗后，如不能有效的釋放掉直流殘余電荷，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生擊穿。國內一些研究機構認為，交聯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。交聯聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發生擊穿，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下電纜承受的過電壓，并有效的發現電纜及電纜接頭本身和施工工藝上的缺陷。因此，使用非直流的方法對交聯電纜進行耐壓試驗就越來越受到人們的重視。目前，在中低壓電纜上國外已使用超低頻電源（VLF）進行耐壓試驗。但由于此類VLF的電壓等級偏低，尚不能用于110kV及以上的高壓電纜試驗。

2、試驗頻率

由于電纜的電容量較大，采用傳統的工頻試驗變壓器很笨重，龐大，且大電流的工作電源在現場不易取得。因此一般都采用串聯諧振交流耐壓試驗設備。其輸入電源的容量能顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期多采用調感式串聯諧振設備（50Hz），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現在大都采用調頻式（30-300Hz）串聯諧振試驗設備，可以得到更高的品質數（Q值），并具有自動調諧、多重保護，以及低噪音、靈活的組合方式（單件重量大為下降）等優點。

國際大電網會議第21、09工作組發布的《試驗導則》，建議頻率范圍為30-300Hz。但實際上更低一些頻率也具有較好地等效性。IEC60840和IEC62067標準草案（2001年和2000年）就規定可采用20-300Hz。

3、依據標準

由于設備容量和體積等問題，目前國家尚無高壓電力電纜敷設后在現場進行交流耐壓試驗的相應標準。但對直流耐壓試驗的標準,由于前面所述原因人們也產生了一些疑問。CIGRI國際大電網工作會議21工作組的《高壓擠包絕緣電纜竣工驗收試驗建議導則》中對目前采用的直流耐壓試驗方法提出疑議，并推薦使用工頻及近似工頻（30-300Hz）的交流試驗方法。IEC 60840標準中在45-150kV敷設后電纜試驗標準中除原直流試驗標準外，增加了1.7U0 5分鐘或1U0 24小時的交流試驗標準。而在220kV等級中IEC 62067/CD草案中則取消了電纜敷設后試驗中直流試驗的標準，只有交流試驗的要求，即 20-300Hz 1.4U0 60分鐘。為了更有效的對施工后的交聯電纜進行交接試驗,華北電力集團公司在《電力設備交接和預防性試驗規程》修訂內容中在電纜主絕緣耐壓試驗一項中增加了電纜的交流耐壓試驗標準。之后，國內很多地方也相應的出臺了地方性試驗標準，其試驗頻率大多都在30-300Hz，中低壓電纜試驗電壓為1.6-2.0倍的相電壓，高壓電纜試驗電壓一般都在1.4-1.7倍的相電壓，具體根據各個地方略有不同，浙江推薦中低壓電纜試驗頻率為45-65 Hz，高壓電纜試驗頻率為35-75 Hz。

第二部分 HZBP-270kVA/270kV變頻串聯諧振試驗裝置設備應用

（一）交聯乙烯電纜的交流耐壓

（二）主變、開關等的交流耐壓試驗

第三部分 HZBP-270kVA/270kV變頻串聯諧振試驗裝置

一、HZBP-指生產廠家型號

270指設備能輸出的最大額定容量，單位為kVA

 270指設備能輸出的電壓等級，單位為kV；

二、HZBP-270kVA/270kV變頻串聯諧振試驗裝置技術指標

1．額定電壓：

45kV---滿足10kV電纜的交流耐壓試驗；工作頻率：30-300Hz,

試驗電壓≤22kV,試驗時間5min；

90kV---滿足35kV電纜的交流耐壓試驗；工作頻率：30-300Hz,試驗電壓≤52kV,試驗時間60min；

135kV---滿足110kV電纜的交流耐壓試驗；工作頻率：30-300Hz,試驗電壓≤128kV,試驗時間60min；

270kV---滿足110kV及以下電壓等級GIS，開關等變電站設備的交流耐壓試驗；工作頻率：30-300Hz,試驗電壓≤265kV,試驗時間1min；

2．輸出電壓波形畸變率：<1.0％

3.允許連續工作時間：額定條件下一次性工作60分鐘；

4．裝置自身品質因數：Q>50

5. GIS，開關等試驗滿負荷時品質因數：Q>20（與負載相關）

6．輸入電源：三相380V或單相220V

7．頻率調節范圍：30Hz～300Hz

8．系統測量精度：1.5％

9．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》       GB50150-2016

《電力設備預防性試驗規程》                     DL/T596-1996

《高壓諧振試驗裝置》                           DL/T 849.6—2004  

《電抗器》                                     GB10229.88

《耦合電容器和電容分壓器》                     IEC358(1990)

《電力變壓器》　                               GB1094.5-2003　　　　　　

《外殼防護等級》                               GB1094.1-GB1094.6-96  　　　　　

《高電壓試驗技術》                             GB/T16927.1~2-1997　　 

四、被試品對象及試驗要求

1、110kV及以下電壓等級開關、GIS（7個間隔）等變電站設備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過265kV，試驗時間1min。

2、110kV/63000kVA主變全絕緣的交流耐壓試驗，電容量≤0.02uF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓不超過160kV，試驗時間1min。

4、35kV/300mm2電纜1km的交流耐壓試驗，電容量≤0.1945uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過52kV，試驗時間60min。

7、110kV/300mm2電纜0.2km的交流耐壓試驗，電容量≤0.029uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過128kV，試驗時間60min。

10、10kV/300mm2電纜3km的交流耐壓試驗，電容量≤1.1265uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過22kV，試驗時間5min。

五、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： 90kV；135kV；270kV；

4） 額定電流： 3A；2A；1A；

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；

六、工作環境

環境溫度：－10℃–50℃;

相對濕度：≤90%RH;

海拔高度:  ≤1000米；

七、裝置容量確定

設計6節電抗器，則單節電抗器為45kVA/45kV/1A/110H，裝置總容量為270kVA。

1、110kV/63000kVA主變全絕緣的交流耐壓試驗，電容量≤0.02uF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓不超過160kV，試驗時間1min。

使用電抗器四節串聯（系數1.2），則L=110×4×1.2=528H ，則：

試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√528×0.02×10^-6)=49Hz

試驗電流：I=2πfCU試 =2π×49×0.02×10^-6×160×10³=0.99A

2、35kV/300mm2電纜1km的交流耐壓試驗，電容量≤0.1945uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV，試驗時間60min。

使用電抗器兩節串聯（系數1.05）三組并聯，則L=110×2×1.05/2=115.5H ，則：

試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√115.5×0.1945×10^-6)=33.58Hz

試驗電流：I=2πfCU試 =2π×33.58×0.1945×10^-6×52×10³=2.13A

3、110kV/300mm2電纜0.2km的交流耐壓試驗，電容量≤0.029uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過128kV，試驗時間60min。

使用電抗器三節串聯（系數1.1）兩組并聯，則L=110×3×1.1/2=181.5H ，則：

試驗頻率：f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√181.5×0.029×10^-6)=69.37Hz

試驗電流：I=2πfCU試 =2π×69.37×0.029×10^-6×128×10³=1.62A

八、裝置容量定為270kVA/270kV，分六節電抗器，電抗器單節為45kVA/45kV/1A/110H，使用電抗器串并聯能滿足上述被試品的試驗要求。  

試驗時設備使用關系列表

九、系統配置及其參數

1. 激勵變壓器JLB-15kVA/4/8/16kV/0.4kV                      1臺

a) 額定容量：15kVA；

b) 輸入電壓：0-400V，單相；

c) 輸出電壓：4/8/16kV

d) 結    構：干式；

e) 重    量：約58kg；

f) 尺寸：520mm×520mm×460mm；（長×寬×高）

2.  變頻電源HZBP-15kW/220/380V                              1臺

a) 額定輸出容量：15kW

b) 工作電源： 220/380±10%V（單/三相），工頻

c) 輸出電壓：0 –400V，單相

d) 額定輸入電流：37.5A

e) 額定輸出電流：37.5A

f) 電壓分辨率： 0.01kV

g) 電壓測量精度：1.5%

h) 頻率調節范圍：30 – 300Hz

i) 頻率調節分辨率：≤0.1Hz

j) 頻率穩定度：    0.1%

k) 運 行 時 間：額定容量下連續60min

l) 額定容量下連續運行60min元器件最高溫度≤65K;

m) 噪 聲 水 平：≤50dB

n) 可實現以下功能：

1）變頻電源的放置為縱向和橫向，特別適合現場操作及觀察；

2）內外部具備特殊減震橡膠支撐腳和保護鋁箱，可有效減緩運輸中的顛簸震動和吊裝時的沖擊。保證了變頻電源的長期穩定性和可靠性；

3）參數顯示：觸摸或外接鼠標大屏幕液晶界面顯示系統可顯示諧振電壓(即試驗前設置的目標電壓)、試驗頻率、測量頻率、低壓電壓、低壓電流、耐壓時間、過壓保護、過流保護、閃絡保護、階段升壓及階段計時、操作模式切換、電容，電感，頻率互換計算、參數查詢等, 還可顯示頻率曲線、電壓曲線等可直觀地判斷當次試驗諧振頻率準確及穩定性；

4）參數設置：大屏幕觸摸液晶彩屏和外接鼠標直接完成各種參數的設置，可對起始頻率、終止頻率、起始電壓、階段升壓和計時、測量分壓器變比、激勵變變比、過壓保護、過流保護、閃絡保護、試驗模式、電容電感頻率互換計算、參數設置提示以及幫助等參數進行設置或選擇；

5）試驗模式：觸摸屏和外接鼠標操作，有全自動、半自動、手動三種運行狀態。具備升壓、調諧（含手動、自動）、分段加壓和計時、運行狀態、模式切換、故障提示、電容電感頻率互換計算功能等；

6）保護功能及其信息提示：具備高壓過壓保護、低壓過流、過流保護，以及失諧保護、零位、閃絡保護、緊急停機、欠壓保護等多重保護功能；

7）數據存儲功能：試驗結果保存（手動保存）、打印、上傳、回查等。

① 試驗結果：手動或自動試驗完畢后，在試驗結果界面中可顯示出試驗時的詳細參數，當試驗發生中斷時，可提示中斷狀態。可將參數保存在存儲器中，該存儲器為非易失存儲器，可保存50次試驗記錄；

② 數據查詢：可將已保存的試驗結果數據顯示到屏幕上，同時具有USB接口，可將數據輸出打印或利用設備所攜帶打印機打印；（打印機屬客戶自選，若客戶有此需求，須在合同中予以特別寫明）

8）自動穩壓功能：系統根據設定的試驗電壓或手動升壓結果，自動跟蹤并維持穩定的試驗電壓，電壓穩定度可達1.0%；

9）調頻范圍及頻率分辨率均可設定：調頻范圍可設為30～300Hz、45～100Hz、200-300Hz、按需設置，可加快調諧過程；頻率分辨率根據需要，可預設為0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz、或1.0Hz，在調諧效率與調諧精準度之間取得優化平衡；

10）頻率調節分為粗調和細調，并可自動尋找試驗諧振點，保證諧振頻率在整個試驗過程中不發生漂移；

10）重  量：約18kg；

11）尺寸：460mm×340mm×415mm；（長×寬×高）

3.  高壓電抗器HZDK-45kVA/45kV                      6節

a) 額定容量：45kVA；

b) 額定電壓：45kV；

c) 額定電流：1A；

d) 電 感 量：110H/單節；

e) 品質因素：Q≥30 (f=45Hz)；

f) 結    構：干式；

g) 重    量：約45kg；

h) 尺寸：282mm×435mm；（直徑×高度）

4.  電容分壓器FRC-270kV/500pF                       1套

a) 額定電壓：270kV；

b) 高壓電容量：500pF

c) 介質損耗：tgσ≤0.5%；

d) 分 壓 比：3000：1

e) 測量精度：有效值1.5級;

f) 重    量：約26kg；

g) 尺寸：140mm×1000mm；（直徑×高度）/兩節

十、供貨清單一覽表

1、配置設備一覽表

2、設備附件一覽表