中试控股技术研究院鲁工为您讲解：变频谐振耐压仪（电力院）

ZSBP-540kVA/270kV变频谐振试验装置

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数据查询功能,根据试验日期查询以往的试验数据。

参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频谐振试验装置：变频串联谐振耐压试验装置采用了调节电源的频率的方式使得电抗器与被试电容器实现谐振，在被试品上获得高电压大电流，是当前高电压试验的一种新的方法和潮流，在国内外已经得到广泛的应用。
采用了专用的SPWM数字式波形发生芯片，频率分辨率16位，在20~300Hz时频率细度可达0.1Hz；采用了正交非同步固定式载波调制方式，确保在整个频率区间内输出波形良好；功率部分采用了先进的IPM模块，在小重量下确保仪器稳定和安全。

变频串联谐振耐压试验装置组成部分：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。元器件（纯进口）：功率器件：德国英飞凌，模块：日本富士IGBT，芯片：英特尔等

技术参数及功能描述
1、技术参数
? 输入电源:
电压： 380/220V±10%
频率： 45/65Hz
? 输出电压：0-500V；
? 输出波形：正弦波
? 频率调节范围：30-300Hz
? 频率分辨率：0.01Hz
? 频率稳定度：0.1%
? 频率步进值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
? 电压分辨率：0.1kV
? 电压测量精度：1.5%
? 电压步进值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
? 运行连续工作时间：60分钟
串谐计算
为了用户更好更快的完成试验，多用计算公式可以节约时间和少带设备
注意事项及常见问题
1、高压试验请注意安全，严格按照高压试验的规范来操作。检查/修改试验接线时，请先关闭本系统，并切断电源。
2、串联谐振系统支持的最高电压为800Kv，实际能够升到的高压由激励变压器决定，请根据试验电压调换合适的激励变压器。
3、如果开机后发现变压器发出非正常声音，请立即关闭本系统并切断电源，检查变压器接线是否正确。
4、正常“停机”采用逐步降压停机的方式，保护停机直接快速停机，遇到紧急情况可以直接断开空开直接关机。
5、如果自动扫频失败，请检查接线或重设扫频范围。
6、本系统试验电压为峰值采样（国标要求），如果系统显示的高压跟万用表显示的高压差别大，请检查“试验参数”中的“分压变比”是否正确填写。
常见故障排除
通用注意事项
1.本试验设备应由高压试验专业人员使用，使用前应仔细阅读使用说明书，并经反复操作训练。
2.操作人员应不少于2人。使用时应严格遵守本单位有关高压试验的安全作业规程。
3.为了保证试验的安全正确，除必须熟悉本产品说明书外，还必须严格按国家有关标准和规程进行试验操作。
4.各联接线不能接错，否则可导致试验装置损坏
5.本装置使用时，输出的是高电压或超高电压，必须可靠接地，注意操作安全。
常见故障原因及排除
1.自动调谐不能完成，找不到谐振点：
现象：
调谐完成后仪器提示高压异常
原因：
回路接地不好，试验回路接线错误，装置某一仪器开路，高压测量线短路或者开路，高压测量红黑线头插反
排除方法：
1）检查接地装置可靠，接地连接线是否有断开点；
2）检查励磁变压器的高低压线圈的通断；
3）检查每一只电抗器的通断；
4）检查分压器的信号线的通断；
5）检查分压器的高低压电容臂的通断；
6）装置自身升压时没有谐振点，还需要检查补偿电容器的通断；
如果所有部件正常，依然没有谐振点，请和厂家联系，不可拆卸仪器！
3 不能升压到试验电压
现象：
1）；改换激励电压到较高的电压接头
2）被试品部分有避雷器没有打开连线
3）谐振点没有找准，偏谐；
原因：
1）电抗器与试品电容量不匹配，没有准确找到谐振点；
2）试品损耗较高，系统Q值太低；
3）励磁变压器高压输出电压较低；
4）高压连接线过长或没有采用高压防晕线
排除方法：
1）将补偿电容器并接入试验回路，加大回路电容量；
2）尽可能将多只电抗器串联，提高回路电感量；
3）提高励磁变压器的输出电压；
4）干燥处理被试品，提高被试品的绝缘强度，减少回路的有功损耗；
5） 一般在设备较高电压输出时，采用高压防晕线，或将普通高压输出线改为较短的连线，一般不超过5米。

设备遵循标准     
《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》   GB50150-2006
《水轮发电机组安装技术规范》               GB/T8564――2003
《高压谐振试验装置》                       DL/T 849.6—2004  
《电抗器》                                 GB10229.88
《电力设备预防性试验规程》                  DL/T596-1996
《耦合电容器和电容分压器》                  IEC358(1990)

为了防止电击，接地导体必须与地面相连。在与本产品输入或输出终端连接前，应确保本产品已正确接地。
注意所有终端的额定值：为了防止火灾或电击危险，请注意本产品的所有额定值和标记。在对本产品进行连接之前，请阅读本产品使用说明书，以便进一步了解有关额定值的信息。
在有可疑的故障时，请勿操作：如怀疑本产品有损坏，请本公司维修人员进行检查，切勿继续操作。
请勿在潮湿环境下操作
请勿在易爆环境中操作
保持产品表面清洁和干燥

中试控股将和大家讨论串联谐振的原理，并分析串联谐振现象的一些特征，探索串联谐振现象的一些基本规律，以便在应用中能更自如的使用串联谐振和分析在试验过程中发生的一些现象。

一、串联谐振的产生

谐振是由R、L、C元件组成的电路在一定条件下发生的一种特殊现象。首先，我们来分析R、L、C串联电路发生谐振的条件和谐振时电路的特性。图1所示R、L、C串联电路，在正弦电压U作用下，其复阻抗：

式中电抗X＝XL—Xc是角频率ω的函数，X随ω变化的情况如图2所示。当ω从零开始向∞变化时，X从﹣∞向﹢∞变化，在ω＜ω0时、X＜0，电路为容性；在ω＞ω0时，X＞0，电路为感性；在ω＝ω0时

图1                                          图2

此时电路阻抗Z(ω0)＝R为纯电阻。电压和电流同相，我们将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ω0如下：

由此可知，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，故又称电路的固有频率。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；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。

图1                                          图2

此时电路阻抗Z(ω0)＝R为纯电阻。电压和电流同相，我们将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ω0如下：

                ω0=1LC

谐振频率为

                f0=12πLC

由此可知，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，故又称电路的固有频率。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；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。

二、串联谐振的品质因数

串联电路谐振时，其电抗X(ω0)＝0，所以电路的复阻抗

Zω0=R 

呈现为一个纯电阻，而且阻抗为最小值。谐振时，虽然电抗X＝XL—Xc=0，但感抗与容抗均不为零，只是二者相等。我们称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=ω0L=1ω0C=1LC|L=LC 

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

Q=ρR=ω0LR=1ω0CR=1RLC 

品质因数又称共振系数，有时简称为Q值。它是由电路参数R、L、C共同决定的一个无量纲的量。

三、串联谐振时的电压关系

 

即谐振时电感电压和电容电压有效值相等，均为外施电压的Q倍，但电感电压超前外施电压90°，电容电压滞后外施电压90°，总的电抗电压为0。在电路Q值较高时，电感电压和电容电压的数值都将远大于外施电压的值，所以串联谐振又称电压谐振。

常见的试品如变压器、GIS系统、SF6断路器、电流互感器、电力电缆、套管等均为容性，系统配备的电抗器为感性，试验时先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品上产生较高的试验电压。

在实际现场应用中试品上的高压电压和低压电压遵循以下公式：

U试 = QU激

其中：U试为高压谐振试验电压，Q为系统串联谐振的品质因数，      U激为激励变压器输出电压。

 例如：假设系统串联谐振的品质因数Q为30，激励变压器选择16kV的抽头，激励变压器额定输入电压为400V，如果激励变压器输入电压为100V时，高压电压计算步骤如下：

①计算激励变压器变比

激励变压器变比N=激励变压器所选抽头电压/输入额定电压

即：N=16kV/400V=16000/400=40

②计算激励变压器输出电压

激励变压器输出电压=激励变压器输入电压*激励变压器变比

即：U激=100V*40=4kV

③计算高压谐振试验电压

高压谐振试验电压=激励变压器输出电压*系统品质因数

即：U试=4kV*30=120kV

故系统最终的高压谐振试验电压为120kV。

中试控股详细讲解变频串联谐振试验装置应用

（一）变频串联谐振交流耐压装置接线示意图

中试控股详细讲解变频串联谐振试验接线图

（二）交联乙烯电缆的交流耐压

中试控股详细讲解电缆耐压试验接线图

①变频电源

②激励变压器

③电抗器

④电抗器

⑤分压器

⑥试品电

 三）变压器等的交流耐压试验

变压器耐压试验接线图

①变频电源

②激励变压器

③电抗器

④电抗器

⑤分压器

⑥补偿电容(选配)

⑦试品变压器

（四）发电机等的交流耐压试验

发电机耐压试验接线图

①变频电源

②激励变压器

③电抗器

④电抗器

⑤分压器

⑥补偿电容(选配)

⑦试品发电机

 中试控股详细讲解变频电源详细使用介绍

4.1设备基本说明

4.1.1电源

| 将380V/220V直接与变频电源的“输入”连接。

4.1.2操作面板说明

| 电源开关：负责变频电源部分的电源供给。

| 高压指示：变频电源启动指示。

| 复位：负载失谐、变频源过热以及其它保护动作后的故障复位。

| 急停：发生紧急情况的应急中断按键。

| 分压器信号：用于接入分压器低压臂，最大电压100V，输入阻抗10M。

| 接地：用于系统安全接地。

| USB接口:用于接入U盘查询资料。

| 液晶显示器：用于系统各参数、波形、菜单等的显示。

| 输入：电源接入,三相380V±10%或单相220V±10%（45-64Hz）；当电源为380V时，接A,B,C三相,可做额定负载试验；当电源为220V时，接A,C二相,只可做1/2负载试验。

| 输出：变频电源输出至激励变压器输入。

4.1.3接通电源

变频电源操作箱在通电后合上“电源开关”，液晶屏点亮显示。

注意：仪器两侧开孔处的风扇在运行则表示仪器内部功率器件正常工作，否则表示仪器内部过热或上次试验时没有复位。此时应该切断电源，将仪器置于通风处静置1小时左右，待内部适当降低温度后再启动电源。

当设备出现不可恢复性故障时，请不要自行拆卸仪器。

4.2触摸屏显示器

变频电源的控制屏幕为全触摸屏，只需要在屏幕上要操作的位置轻轻点击，即可以进行操作。

4.2.1开机后，显示界面如图2所示。

| 起始频率：选择自动调谐时的启动频率，下限频率为20Hz，上限频率为250Hz。为了保证扫描准确度“起始频率”必须比“终止频率”小50Hz。

| 终止频率：选择自动调谐时的结束频率，下限频率为70Hz，上限频率为300Hz。为了保证扫描准确度“终止频率”必须比“起始频率”大50Hz。

1.设置“起始频率”不可高于“终止频率”-50Hz。

2.当第一次试验时建议采用20Hz～300Hz进行扫描。

3.当已经知道大概频率范围时，可以选定在适当的频率段扫描，以减少试验时间。

| 起始电压：调谐时输出电压的初始值。输入范围为5-100V。

1.对Q值较低的试品如发电机、电动机、架空母线，初始值设定为20～30V；

2.对Q值较高的试品如电力电缆、变压器、GIS等，初始值设定为15～20V。

| 第一阶段试验电压：设置试验电压的第一阶段值。

| 第一阶段试验时间：设置第一阶段试验电压的耐压时间。

| 第二阶段试验电压：设置试验电压的第二阶段值。

| 第二阶段试验时间：设置第二阶段试验电压的耐压时间。

| 第三阶段试验电压：设置试验电压的第三阶段值。

| 第三阶段试验时间：设置第三阶段试验电压的耐压时间。