10kv电缆1公里串联谐振装置

串联谐振的升压原理

串联谐振是由R、L、C元件组成的串联电路在一定条件下发生的一种特殊现象。中试控股图1所示R、L、C串联电路，在正弦电压Us激励下，其复阻抗为：

式中电抗是角频率的函数，X随着变化的情况如图2所示

当从零开始向∞变化时，X从﹣∞向﹢∞变化。在ω＜ωo时，X＜0，电路为容性；在ω＞ωo时，X＞0，电路为感性；在ω＝ωo时。

此时电路阻抗Z（ωo）＝R为纯电阻。电压和电流同相，电路此时的工作状态称为谐振。由于这种谐振发生在R、L、C串联电路中，所以又称为串联谐振。式1就是串联电路发生谐振的条件。由此式可求得谐振角频率ωo如下：

由式（2）可知，串联电路的谐振频率是由电路自身参数L、C决定的．与外部条件无关，又称为电路的固有频率。中试控股当电源频率一定时，可以调节电路参数L或C，使电路固有频率与电源频率一致而发生谐振，如工频谐振升压的调感法；在电路参数一定时，可以改变电源频率使之与电路固有频率一致而发生谐振，也叫调频法。

串联电路谐振时，其电抗X（ωo）＝0，所以电路的复阻抗 ，呈现为一个纯电阻，而且阻抗为最小值。谐振时，虽然电抗 ，但感抗与容抗均不为零。谐振时的感抗或容抗为串联谐振电路的特性阻抗，记为ρ，即

ρ的单位为欧姆，它是一个由电路参数L、C决定的量，与频率无关。

工程上常用特性阻抗与电阻的比值来表征谐振电路的性能，并称此比值为串联电路的品质因数，用Q表示，即品质因数简称为Q值。它是由电路参数R、L、C共同决定的一个无量纲的量。

ZSBP-44kVA/22kV变频串联谐振试验装置、10kv电缆1公里串联谐振装置技术指标

1．额定电压：

22kV-满足10kV电缆的交流耐压试验；工作频率：30-300Hz,试验电压≤22kV,试验时间5min；

2．输出电压波形畸变率：<1.0％

3.允许连续工作时间：额定条件下一次性工作60分钟；

4．装置自身品质因数：Q>50

5. GIS，开关等试验满负荷时品质因数：Q>20（与负载相关）

6．输入电源：三相380V或单相220V

7．频率调节范围：30Hz～300Hz

8．系统测量精度：1.5％

9．10kv电缆1公里串联谐振装置具有过压、过流、零位启动等保护功能
　　

四、被试品对象及试验要求

1、10kV/300mm2电缆长度1km的交流耐压试验，电容量≤0.3755uF，试验频率30-300Hz，试验电压22kV，试验时间5min。

五、装置主要技术参数及功能

1）额定容量：44kVA；

2）输入电源：单相220或三相380V电压，频率为50Hz；

3）额定电压：22kV

4）额定电流：2A

5）工作频率：30-300Hz；

6）装置输出波形：正弦波

7）波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%；

8）工作时间：额定负载下允许连续5min；过压1.1倍1分钟；

9）温 升：额定负载下连续运行5min后温升≤65K；

10）品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)；

11）保护功能： 对被试品具有过流、过压及试品闪络保护(详见变频电源部分)；

12）测量精度：系统有效值1.5级；

六、工作环境

环境温度：－10℃–50℃;

相对湿度：≤90%RH;

海拔高度: ≤1000米；

七、10kv电缆1公里串联谐振装置容量确定

装置容量定为44kVA/22kV，分1节电抗器，电抗器单节为44kVA/22kV/2A，使用电抗器能满足上述被试品的试验要求。

九、系统配置及其参数

1. 激励变压器JLB-3kVA/1.2kV/0.4kV 1台

a) 额定容量：3kVA；

b) 输入电压：0-400V，单相；

c) 输出电压：1.2KV

d) 结 构：干式；

2. 变频电源HZBP-3kW/220/380V 1台

a) 额定输出容量：3kW

b) 工作电源： 220/380±10%V（单/三相），工频

c) 输出电压：0 –400V，单相

d) 额定输入电流：7.5A

e) 额定输出电流：7.5A

f) 电压分辨率： 0.01kV

g) 电压测量精度：1.5%

h) 频率调节范围：30 – 300Hz

i) 频率调节分辨率：≤0.1Hz

j) 频率稳定度： 0.1%

k) 运 行 时 间：额定容量下连续60min

l) 额定容量下连续运行60min元器件最高温度≤65K;

m) 噪 声 水 平：≤50dB

n) 可实现以下功能：

1）变频电源的放置为纵向和横向，特别适合现场操作及观察；

2）内外部具备特殊减震橡胶支撑脚和保护铝箱，可有效减缓运输中的颠簸震动和吊装时的冲击。中试控股保证了变频电源的长期稳定性和可靠性；

3）参数显示：触摸或外接鼠标大屏幕液晶界面显示系统可显示谐振电压(即试验前设置的目标电压)、试验频率、测量频率、中试控股低压电压、低压电流、耐压时间、过压保护、过流保护、闪络保护、阶段升压及阶段计时、操作模式切换、电容，电感，频率互换计算、参数查询等, 还可显示频率曲线、电压曲线等可直观地判断当次试验谐振频率准确及稳定性；

4）参数设置：大屏幕触摸液晶彩屏和外接鼠标直接完成各种参数的设置，可对起始频率、终止频率、起始电压、阶段升压和计时、测量分压器变比、激励变变比、过压保护、过流保护、闪络保护、试验模式、电容电感频率互换计算、参数设置提示以及帮助等参数进行设置或选择；

5）试验模式：触摸屏和外接鼠标操作，有全自动、半自动、手动三种运行状态。具备升压、调谐（含手动、自动）、分段加压和计时、运行状态、模式切换、故障提示、电容电感频率互换计算功能等；

6）保护功能及其信息提示：具备高压过压保护、低压过流、过流保护，以及失谐保护、零位、闪络保护、紧急停机、欠压保护等多重保护功能；

7）数据存储功能：试验结果保存（手动保存）、打印、上传、回查等。

① 试验结果：手动或自动试验完毕后，中试控股在试验结果界面中可显示出试验时的详细参数，当试验发生中断时，可提示中断状态。可将参数保存在存储器中，该存储器为非易失存储器，可保存50次试验记录；

② 10kv电缆1公里串联谐振装置数据查询：可将已保存的试验结果数据显示到屏幕上，同时具有USB接口，可将数据输出打印或利用设备所携带打印机打印；（打印机属客户自选，若客户有此需求，须在合同中予以特别写明）

8）自动稳压功能：系统根据设定的试验电压或手动升压结果，自动跟踪并维持稳定的试验电压，电压稳定度可达1.0%；

9）调频范围及频率分辨率均可设定：调频范围可设为30～300Hz、45～100Hz、200-300Hz、按需设置，可加快调谐过程；频率分辨率根据需要，可预设为0.1Hz、0.2Hz、0.5Hz、或1.0Hz，在调谐效率与调谐精准度之间取得优化平衡；

10）频率调节分为粗调和细调，并可自动寻找试验谐振点，保证谐振频率在整个试验过程中不发生漂移；

3. 高压电抗器ZSDK-44kVA/22kV 1节

a) 额定容量：44kVA；

b) 额定电压：22kV；

c) 额定电流：2A；

d) 品质因素：Q≥30 (f=45Hz)；

e) 结 构：干式；

4. 电容分压器FRC-30kV/3000pF 1套

a) 额定电压：30kV；

b) 高压电容量：3000pF

c) 介质损耗：tgσ≤0.5%；

d) 分 压 比：3000：1

e) 测量精度：有效值1.5级;

10kv电缆1公里串联谐振装置除了可以针对电力变压器、高压组合电气、母线等大型电气设备的工频耐压试验之外，中试控股同样也可以针对电力电缆进行串联谐振试验，以便检查它的绝缘性能，不同的串联谐振装置的容量在不同负载情况下，它们的配置方案是有区别，一般我们在使用说明书中会标注该产品设计好的试验对象与配置方案，但对于没有标注到的试验对象我们该如何配置呢？下面，我们以10kv和30kv为例，讲下它们的配置原则和方法。
配置原则

在10kv电缆1公里串联谐振装置配置之前我们中试控股首先要知道电缆的一部分信息，比如长度、截面积、型号规格、电压等级等，中试控股通过查表或计算得到相应的电流值，电容值等等，串联谐振试验现场超出170余场次，经验丰富，品控精良，一般10kv系统电力电缆我们取1.5A/公里，35kv每公里电力按照2.0~2.5A计算，由此，我们得到电流值之后，就要匹配电抗器的电流了，电抗的容量也有大小不同，容量越大，电流越大，具体以实物为准，我们以27kv/1A电抗器为例，单节最大电流1A，根据欧姆定律的原理，并联电路时，电流相加，电压不变，串联时，电流不变，电压相加，10kv的试验电压是22kv，那么，10kv电缆22kv电压就可以取两并一串（两节电抗器并联）进行串联谐振的耐压试验，同理，35kv电缆就是2串3并（两节电抗串联是用于电压叠加，达到52kv的试验电压），以上配置原则，不管对于那种电压等级的电缆都是可行，依此了推即可完成测试。