中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆预防性调试装置（电科院）

ZSBP-108KVA/108KV变频串联谐振耐压试验装置

全自动模式、半自动模式、手动模式

实时显示试验状态，用户可根据试验状态进行相应操作。

参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频串联谐振耐压试验装置：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

串联谐振试验中控制逆变器的方法有调幅控制和脉冲调频控制两种。脉冲频率调制方法实现起来比较简单，可以在下面两种情况下使用。 
1 )如果负载对工作频率范围没有严格限制,这时频率必须跟踪,但相位差可以存在而不处于谐振工作状态。 
2 )如果负载的Q值较高,或者功率调节范围不是很大,则较小的频率偏差就可以达到调功的要求。 
脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化,导致集肤深度也随之而改变,在某些应用场合如表面淬火等，集肤深度的变化对热处理效果会产生较大的影响,这在要求严格的应用场合中是不允许的。 
变频串联谐振试验装置是用于鉴定电气设备绝缘强度，它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是用来保证设备绝缘水平,避免发生绝缘事故的重要手段。因为变频串联谐振试验装置能充分反映电气设备在交流电压下运行的实际情况，能真实有效的发现绝缘缺陷。 

参数
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。
1、输入:电压220V或者380V ±10%
2、频率：45/65Hz
3、输出电压：0-250V
4、输出波形：正弦波
5、频率调节范围：30-300Hz
6、频率分辨率：0.01Hz
7、频率稳定度：0.1%
8、频率步进值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
9、电压分辨率：0.1kV
10、电压测量精度：1.5%
11、电压步进值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
12、运行连续工作时间：60分钟

不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且，不会出现任何恢复过电压。
该装置主要针110kV及以下电缆等所有电气主设备的交流耐压试验设计制造。电抗器采用多只分开设计，既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求，又能满足象6kV电缆这样的低电压的交流耐压试验要求，具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。
该装置主要由变频电源、激励变压器、电抗器、电容分压器组成。
我公司调频谐振装置主要功能及其技术特点：
装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能，过压过流保护值可以根据用户需要整定，试品闪络时闪络保护动作并能记下闪络电压值，以供试验分析。
整个装置单件重量很轻，最大不超过60kg，便于现场使用。
装置具有多种工作模式，方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。
工作模式为：全自动模式、半自动模式、手动模式、
能存储，存入的数据编号是数字，方便的帮助用户识别和查找。
装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，同时液晶大屏幕显示测频和试验频率一致，方便使用者直观了解是否找到谐振点。
采用了ARM平台技术，可以方便的根据用户需要增减功能和升级，也使得人机交换界面更为人性化。
技术特点归纳：先进的数字、功率技术；功率器件全部采用的德国英飞凌，日本富士的IGBT智能模块，芯片采用英特尔的原装器件等

结构： 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,防止击穿反击。

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

目前钢管加热用的中频电源，一般采用最小功率为 500 kW，中试控股而在钢管防腐领域中用量最多的是1 000 kW 中频电源。随着我国西气东输四线、五线的陆续开工，直径 1 422 mm 甚至更大规格钢管的使用，中频电源的单机功率将在 1 500 kW 以上。如果采用串联谐振中频电源作为钢管加热设备，不仅可给企业带来巨大经济效益，而且可为我国节能减排做出贡献。变频串联谐振适合各种大型电力变压器、电力电缆、汽轮及水轮发电机及其它容性设备的交流耐压试验都必须严格按试验规程定期进行。在工频条件下，由于被试品电容量较大，或者试验电压要求较高，对试验装置的电源容量相应的也有较高的要求，传统的工回频耐压装置往往单件体积大，重量重，不便于现场搬运，而且不便于任意组合，灵活性较差。

1、稳定性、可靠性高。ZSXZB串联谐振试验装置系统采用进口功率元件作为功率变换的核心，中试控股电压输出和频率输出稳定，电磁兼容设计合理，保护功能完善，经过多次高压直接对地短路的测试，系统仍然保持完好，同时系统也有很强的过载能力。

2、自动调谐功能强大。ZSXZB串联谐振试验装置系统自动调谐时，从30Hz到300Hz自动扫频，显示扫频曲线，用户能直观地看到系统调谐过程；扫频完成后，系统根据扫频初步找到的谐振频点，在其±5Hz范围内以0.01Hz为分辨率进行频率细扫，最后精确锁定谐振频率。

3、支持多种试验模式。ZSXZB串联谐振试验装置系统支持"自动调谐＋手动调压"，"自动调谐＋自动调压"，"手动调谐＋手动调压"等试验模式，推荐使用"自动调谐＋手动调压"模式，既能快速找到谐振点，又能通过手动调压控制试验过程，安全性更高。

4、ZS串联谐振试验装置系统人机交互界面友好。试验参数设置、试验控制、试验结果等同屏显示，直观清晰，并具有自动计时及操作提示功能。全触摸屏操作及显示，具备试验数据保存和查询功能。

5、保护功能完善。ZSXZB串联谐振试验装置系统具备零位保护(电压输出控制旋钮不在零位时，禁止系统启动)，中试控股过压保护，过流保护，闪络保护等功能，保证了系统的可靠性。

在电力设备运行过程中，在温度、电场和机械振动的作用下，绝缘材料在长时间的温度、电场和机械振动作用下逐渐退化，包括整体劣化和局部劣化，产生缺陷。例如，中试控股由于局部电场集中或局部绝缘薄弱，存在局部缺陷。多种预防性试验方法，都能发现一些缺陷，反映绝缘材料状况，但其试验方法的试验电压，往往低于电力设备的工作电压，不足以保证安全运行。直流耐压试验虽然具有较高的试验电压，但也存在一些绝缘缺陷，但由于电力设备的绝缘主要由电介质组成，在直流电压的作用下，其电压是按电阻分布的，因此交流电源的薄弱环节是交流电场下的设备不一定要用直流电进行测试。例如，在直流条件下，发电机的槽形缺陷不易发现。交流耐压试验符合电力设备在运行中的电气条件，交流耐压试验的电压一般高于操作电压。因此，经过测试，该设备具有较大的安全性，因此这种测试已成为保证安全运行的重要手段。中试控股

然而，由于串联谐振试验中的试验电压远高于运行中的试验电压，过大的电压会增加介质损耗、发热和放电，中试控股加速绝缘缺陷的发展。因此，在某种意义上，串联共振试验是一种破坏性试验。

在串联谐振试验之前，必须事先进行各种无损检测，中试控股如绝缘电阻、吸收比、介损因数、直流漏电流等，并对试验结果进行综合分析，以确定设备是湿的还是有缺陷的。如果发现存在问题，必须提前处理。为了避免绝缘击穿的发生，扩大绝缘缺陷，延长维护时间，增加测试过程中的维护工作量，必须消除缺陷后才能进行串联谐振试验。1.RLC谐振

由RLC组成的电路在周期性交变电源的激励下，将产生受追形式的的交流振荡，其振荡幅度随交变电源频率的改变而变化，当电源频率满足一定条件时，回路的振荡幅度达到最大值，即回路发生谐振。

2.测RLC谐振频率

通过逐点改变加在(直接或间接)RLC谐振回路上信号频率来找到最大输出时的频率点，并把这一频点定义为RLC谐振频率。

3.RLC串联电路如图5.1所示：

在图5.1所示的R、L、C串联电路中，中试控股当正弦交流信号源的频率f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。取电阻R上的电压U0作为响应，当输入电压U维持不变中试控股时，在不同信号频率的激励下，测出U0之值，然后以f为横坐标，以U0/U为纵坐标，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性，亦称谐振曲线，如图5.2所示。

RLC串联电路

图中所加交流电压U(有效值)的角频率为w ，则电路的的复阻抗为：

电感电容谐振频率计算

复阻抗的模为：

电感电容谐振频率计算

复阻抗的幅角:

电感电容谐振频率计算

即该电路电流滞后于总电压的位差值,回路中的电流I(有效值)为：

电感电容谐振频率计算

实验分析

1.选取的频率组数据不够多，电压最大值时的频率数据不够精确。

2.电压不稳定，使结果有误差。

3.图中得出的数据不够精确，使结果有误差。

4.连接电容没接好导致的误差。

5.仪器本身存在的误差。

6.操作时间过长，时电阻 ，电容，电感的温度上身导致的误差。

7.操作的次数少，数据少引起的误差。