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中試控股技術研究院魯工為您講解：交流耐壓試驗裝置

ZSBP-600KVA/400KV變頻串聯諧振技術標準配置

110KV電纜,S=300mm2 500m

220KV電纜,S=500mm2 300m

110KV.220KV開關，變壓器.刀閘試驗。

110KV.220KV開關、主變，GIS試驗。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯諧振技術標準配置：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-600KVA/400KV變頻串聯諧振技術標準配置

1.變頻串聯諧振試驗裝置以調整輸出頻率激發串聯諧振.

2.變頻串聯諧振耐壓成套裝置包括以下基本部件：

變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器、電容分壓器及附件等。

中試控股以下環境條件下能夠不影響正常試驗：

溫度范圍：—10～45℃

海拔高度：≤2000m 相對溫度：≤90%

3.3系統技術參數如下：

a、輸出電壓波形：正弦波，波形畸變率≤0.5%

b、輸出分辨率：0.1HZ

c、輸出頻率范圍：30～300 HZ

d、額定負載下連續運行時間：30min,且各部件溫升≤35K

e、品質因數：30～300

f、不穩定度：0.01%

g、系統測量精度：1.0級

h、輸入工作電源：380V、50HZ

i、系統噪聲：≤60分貝

3.4系數使用功能：

a、具備手動試驗/自動調諧/自動試驗三種模式，并可任意切換。

b、具備大屏幕顯示，可指示：輸出電壓(有效值)及輸出頻率等。

c、具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能。

d、具備過壓、過流保護功能，并可任意整定設置。

e、具備放電保護功能，在高壓發生閃絡時，可自動降電源，同時可以提示“電保護”及相關信息。

f、具備掉電保護功能。

g、具備過熱保護功能。

h、具備零值保護功能，系統和變頻電源只能零啟動、零退出。

i、具備各種數據打印功能。

j、具備系統故障自診斷功能。

三、本裝置特點：

1、主機保護功能齊全，有過流、過壓、閃絡、過熱、零值升壓、掉電保護等功能，出廠前經滿負載試驗合格。

2、勵磁變壓器箱為雙層鋁塑結構，美觀輕巧。高壓側圈為三組線圈，且線圈有原件過壓保護。

3、電抗器可任意組合串聯或并聯。

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。

簡易讀懂：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置可以做什么?

變頻串聯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、發電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗，對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗。

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置組成部分：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。

元器件（純進口）：功率器件：德國英飛凌，模塊：日本富士IGBT，芯片：英特爾等

采用了調節電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。

采用了專用的SPWM數字式波形發生芯片，頻率分辨率16位，在20~300Hz時頻率細度可達0.1Hz；采用了正交非同步固定式載波調制方式，確保在整個頻率區間內輸出波形良好；功率部分采用了先進的IPM模塊，在小重量下確保儀器穩定和安全。

如何選擇合適的變頻串聯諧振耐壓試驗裝置？

為了選對規格，請提供以下技術參數

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）。

串諧計算

為了用戶更好更快的完成試驗，多用計算公式可以節約時間和少帶設備

注意事項及常見問題

1、高壓試驗請注意安全，嚴格按照高壓試驗的規范來操作。檢查/修改試驗接線時，請先關閉本系統，并切斷電源。

2、串聯諧振系統支持的最高電壓為800Kv，實際能夠升到的高壓由激勵變壓器決定，請根據試驗電壓調換合適的激勵變壓器。

3、如果開機后發現變壓器發出非正常聲音，請立即關閉本系統并切斷電源，檢查變壓器接線是否正確。

4、正常“停機”采用逐步降壓停機的方式，保護停機直接快速停機，遇到緊急情況可以直接斷開空開直接關機。

5、如果自動掃頻失敗，請檢查接線或重設掃頻范圍。

6、本系統試驗電壓為峰值采樣（國標要求），如果系統顯示的高壓跟萬用表顯示的高壓差別大，請檢查“試驗參數”中的“分壓變比”是否正確填寫。

變頻電源有如下幾個顯著的特點：

?       波形為脈寬電壓調節的方波。

?       內部由ARM控制，操作功能得到優化,操作簡單。

?       自動掃頻，尋找諧振點.頻率范圍30-300Hz,可設置掃頻范圍，掃頻最大耗時40秒鐘(全頻掃)， 頻率分辨率0.01Hz。

?       自動試驗，用戶可設置試驗程序，試驗程序分為5段，系統自動按設置的程序完成試驗過程。

?       耐壓時自動跟蹤電壓，電壓正常波動時自動調整電壓到目標電壓，異常波動時提示用戶電壓異常波動，由用戶根據試驗情況進行操作。

?       實時顯示試驗狀態，用戶可根據試驗狀態進行相應操作。

?       強大的保護功能：過流保護，過壓保護和閃絡保護，過熱保護，高壓異常保護，軟/硬件同時保護，確保安全。

?       試驗數據保存，可即時打印試驗數據，也可將數據保存以備下次打印。

?       數據查詢功能,根據試驗日期查詢以往的試驗數據。

諧振電容器用途

 

在交流高電壓電路中，諧振電容器（電容）與電抗器（電感）匹配，構成串聯或并聯諧振回路。

 

利用諧振時，頻率或電流的變化，以供科研或試驗裝置使用。如交流諧振電壓器

 

對某些特定頻率的交流電壓構成低阻抗通道或高阻抗通道。

 

諧振即物理的簡諧振動，物體的加速度在跟偏離平衡位置的位移成正比，且總是指向平衡位置的回復力的作用下的振動。其動力學方程式是F=-kx。 諧振的現象是電流增大和電壓減小，越接近諧振中心，電流表電壓表功率表轉動變化快，但是和短路的區別是不會出現零序量。

 

開關電源的損耗主要來自于開關管的開關過程，由于開關管不是理想的開關器件，開關過程不是瞬間完成的，存在一定的過渡時間，傳統的方波開關電源在這個過渡轉換的時間里電壓和電流均為零，存在重疊的區域，因而會產生開關的損耗，隨著頻率的升高，這種損耗會逐漸加大而限制開關電源頻率的提高，同時由于在轉換過程中電壓和電流短時間內的急劇變化，也會產生很大的開關噪聲，形成電磁干擾EMT。為克服方波開關電源的這一缺點，二十多年來人們一直致力于低功耗的軟開關電源技術的探索，在電路中加入小電感或電容元件，利用諧振的原理，使開關兩端的電壓或電流的變化呈正弦波的變化規律，基本的設想是想辦法使開關管能在電壓過零或電流過零的時候完成開關轉換，以消除電壓和電流的重疊，現實消除或減小功耗的目的。

 

諧振電源的開關損耗能夠降低，但電路相對復雜。在反激式開關電源中廣泛應用的是準諧振的模式。所謂反激式是指原邊主功率開關與副邊整流管的開關狀態相反，開關管導通時，副邊的整流二極管截止，反激式變換器只是在原邊開關管導通時儲存能量，當它截止時才向負載釋放能量，故高頻變壓器在開關過程中，既起變壓隔離作用，又是電感儲能元件。反激式開關電源因電路簡潔，容易實現多路輸出而在彩電中得到廣泛應用。不同于諧振開關電源諧振過程主動參與整個能量變化的過程，準諧振模式只在整個電源能量變換的一個階段一開關轉換的時候完成（波形仍接近為方波），通過諧振使開關管在零電壓（或最小電壓）或者是零電流的時刻完成開關轉換，同時又保持方波開關電源的高能量傳輸模式，因此稱為準諧振。

 

 

rlc串聯電路發生諧振的條件及其分析，諧振電路中的響應是外加激勵信號頻率的函數，不同的響應信號發生諧振的頻率并不相同。

 

阻抗條件，諧振后虛部相等符號相反。串聯阻抗等于0，并聯阻抗等于無窮大。就是在諧振的時候，串聯電路諧振電流無窮大；并聯電路諧振電壓無窮大（理論值）。在電阻、電感串聯電路中，出現電源、電壓、電流同相位現象，叫做串聯諧振，其特點是：電路呈純電阻性，電源、電壓和電流同相位，電抗X等于0，阻抗Z等于電阻R，此時電路的阻抗最小，電流最大，在電感和電容上可能產生比電源電壓大很多倍的高電壓，因此串聯諧振也稱電壓諧振。

 

在電阻、電容和電感串聯的電路中，感抗Xl和Xc的作用是直接相減的。如果滿足一定條件，恰好使Xl=Xc，則電路的電抗等于零，電路中的電流和電壓相位相同，沒有無功功率在電阻與電感、電容間交換。電路的這種狀態稱為串聯諧振。

 

電路諧振條件是Xc=Xl，即ωL=1/ωC，由此可得電路固有諧振條件為f0=1/(2π√LC)。

阻抗條件：諧振后虛部相等符號相反。串聯阻抗等于0，并聯阻抗等于無窮大。就是在諧振的時候，串聯電路諧振電流無窮大；并聯電路諧振電壓無窮大（理論值）。或者說：

 

串聯電路中：總的輸入阻抗的虛部等于零（諧振就是輸出的電壓和電流同相）

 

在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中，電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調節電路元件（L或C）的參數或電源頻率，可以使它們位相相同，整個電路呈現為純電阻性。電路達到這種狀態稱之為諧振。

 

在電阻、電感及電容所組成的串聯電路，當容抗XC=感抗XL相等時，即發生串聯諧振，此時電路中的電壓U與電流I的相位相同。電路發生串聯諧振時，電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。

 

在具有R、L、C元件的正弦交流電路中,電路兩端的電壓與電流一般是不同相的.如果改變電路元件的參數值或調節電源的頻率,可使電路的電壓與電流同相,使電路的阻抗呈現電阻的性質,處在這種狀態下的電路稱為諧振.根據電路的不同連接形式,諧振現象可分為串聯諧振和并聯諧振.在R、L、C串聯電路中,當電路中的XL＝XC時,阻抗角∮＝0,即電源電壓 和電流 同相,這種現象稱為串聯諧振。