变频串联谐振试验设备

中试控股技术博士为您解答：串联谐振充电电路的动态工作状态是由电路的固有频率 f0 和开关管的工作频率 fS 之间的关系决 定的, 根据工作频率 fS 和固有频率 f0 的关系, 可 以决定电路中的谐振电流是连续的还是断续的。 实验中谐振电容为 0. 4 F, 谐振电感为 18 H, 根据公式可算出该电路的固有谐振频率 f0= 1/ 2πꇌ LC= 59 kHz, 中试控股下面根据不同的工作频率时的不同 电流波形进行说明。

ZSBP-250KVA/250KV变频串联谐振成套试验装置

一、适用范围

1. 110kV变电站开关、母线、GIS等电气设备的交流耐压试验，试验频率为30-300Hz,试验电压不超过230kV。

2．110kV及以下电压等级变压器中性点交流耐压试验，电容量≤0.02μF，试验频率为45-65Hz，试验电压不超过95kV。（此处以20000pF为主）

3. 35kV及以下电压等级变压器交流耐压试验，中试控股电容量≤0.01μF，试验频率为45-65Hz，试验电压不超过85kV。

4. 10kV及以下电压等级变压器交流耐压试验，电容量≤0.01μF，试验频率为45-65Hz，试验电压不超过35kV。

ZSBP-250KVA/250KV变频串联谐振成套试验装置容量定为250kVA/250kV/50kV，分5节电抗器，电抗器单节为50kVA/50kV/1A/100H通过组合使用能满足上述被试品的试验要求。

变频串联谐振试验设备试验时设备使用关系列表

设备组合

被试品对象 电抗器

50kVA/50kV 5节 激励变压器

输出端选择

35kV变压器交流耐压 使用电抗器2节串联 3kV

110kV变压器交流耐压 使用电抗器4节串联 6kV

110kV变电站电气设备 使用电抗器5节串联 6kV

二、系统主要性能及参数

1、电源电压： 220V/380V±10%、50Hz；

2、额定容量： 250KVA；

3、输出电压： 250KV

4、输出电流： 1A， 5A

5、输出电压波形: 正弦波；

6、ZSBP-250KVA/250KV变频串联谐振成套试验装置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>>

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、ZSBP-250KVA/250KV变频串联谐振成套试验装置系统配置及具体参数

1、中试控股变频控制电源10KW 1台

a) 变频控制电源采用高压耐压试验变频电源,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: 0KW

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微机控制电压、频率调节

l) 变频电源配备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、中试控股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：28Kg

2、 励磁变压器10KVA 1台

a) 额定容量: 10KVA

b) 输入电压: 250V

c) 输出电压： 3KV；6KV;

d) 工作频率范围： 30～300Hz

e) 连续运行时间: 大于1小时

f) ZSBP-250KVA/250KV变频串联谐振成套试验装置电压比测量误差: 小于1%

g) 结构：中试控股采用干式结构,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 。

h) 重 量： 60Kg ;

3、高压电抗器 ZSDK-50/50 5台

a) 额定容量： 50KVA

b) 额定电压： 50KV

c) 额定电流： 1A

e) 品质因素： Q≥30

f) 结 构： 干式；

g) 重 量： 48Kg/台

h) 连续运行时间：≥ 1小时

4、 电容分压器 ZSTRF-250/0.001 1台

a) 额定电压： 250KV

b) 工作频率： 30～300Hz

c) 分 压 比： 1000：1

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： 30Kg

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。

电缆串谐装置测量中应注意的问题

(1)考虑串联谐振回路电感L值时，应考虑调压器的电感，即回路电感应为消弧线圈的电感值和调压器电感值之和。若不考虑调压器的电感值，会导致电容器匹配不当。工作点偏离调谐点较远，调谐幅值也低。若考虑调压器的电感值时，一般可将消弧线圈的电感值再加大3.5% ~4%即可。

(2)对于35kV系统，当发生单相接地时，消弧线圈上高的电压是相电压，即2ZkV，伏安特性试验其试验电压也应加到22kV。为安全起见，需先将串联电容器作工频耐压试验。试验电压为24kV，耐压时间为1min。

(3)在调节时，为避免谐振出现过高电压损坏被试的消弧线圈，要并接保护球隙F2(直径5cm)及水电阻(0.1Ω/V)，为保护电容器要并接保护球隙F1。

(4)调压器只能朝一个方向调节，避免影响。每一个抽头应选择同一个量程进行测量，中途不要改变量程，以免影响试验的准确度。

中试控股变频器通常是“交一直一交”式结构，即三相交流电源经三相整流桥和滤波电容器变为直流，再经控制电路和逆变管转换为频率可调的交流电。在整流过程中，只有当交流电源的瞬时值大于直流电压 UD 时，整流二极管才会导通，整流桥中才有充电电流，显然，充电电流总是出现在电源峰值附近的有限时间内，呈不连续的脉冲波形。这种非正弦波具有很强的高次谐波成分。高次谐波的瞬时功率一部分为“ + ”，另一部分为“一”，属于无功功率。这种无功功率使得变频调速系统的功率因数较低，约为 O.7 ～ 0.75。

用随机附带的柔性连接电缆将试验设备与试品电缆相连接。合上电源，设定好试验频率、时间和电压以及高压侧的过流保护值、过压保护值，然后开始升压试验。试验电压峰值：Ｕmax＝3Ｕo，其中Ｕo为电缆导体对地或金属屏蔽之间的额定工作电压。串联谐振试验装置则可以用较小的试验容量很好地满足电缆的交接试验与预防性试验的试验要求。升压过程应密切监视高压回路，监听试品电缆是否有异常响声。电缆串谐装置升至试验电压时，即开始记录试验时间并读取试验电压值。 试验时间到后，仪器自动停机。

例如：额定电压为10KV电缆，单相额定电压Ｕo： 相额定电压Ｕo： Ｕo＝10/√3kV 所以试验电压峰值为：Ｕmax＝3Ｕo ＝3×10/√3kV ＝√3×10kV ＝17．32kV

并联谐振的电路特点

1.电压一定时，谐振时电流最小；

2.总阻抗最大；

3.电路成电阻性，支路电流可能会大于总电流。

变频串联谐振试验设备通过对电路谐振的分析，掌握谐振电路的特点，再实践中，应该用其所长，避其所短。

串联谐振和并联谐振的电路特点

串联谐振的电路特点

1.总阻抗值最小：Z=R+j(wl-1/wc)=R；

2.中试控股电源电压一定时，电流最大；I=I0=U/|Z|=U /R；

3.电路成电阻性，电容或电感的电压可能高于电源电压。