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電力技術

變頻諧振實驗裝置（電科院）

時間：2022-11-24

中試控股技術研究院魯工為您講解：變頻諧振實驗裝置（電科院）

ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

| 參考標準：DL/T 474.4-2018

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、隔離開關、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗。

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ZSBP-405KVA/54KV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。適用電壓等級：6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV，也可以定制不同的電壓等級規格。

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）。

ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
一、適用范圍
1．35kV，300平方毫米交聯電纜3000m，電容量≤0.59μF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓52kV。
2、10kV，300平方毫米交聯電纜6000m，電容量≤2.3μF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓22kV。
3.10kV/1000kVA變壓器的交流耐壓試驗，電容量≤0.01μF，試驗頻率45-65Hz，試驗電壓不超過35kV。
5.10kv,35kv所有被試品
6. 環境溫度：－150C –45 0C;
7. 相對濕度：≤90%RH;
8. 海拔高度: ≤2500米；
二、系統主要性能及參數
1、電源電壓： 380V±10%、50Hz；
2、額定容量： 405KVA；
3、輸出電壓： 54KV，
4、輸出電流： 2.5A. 5A 7.5A
5、輸出電壓波形: 正弦波；
6、輸出電壓波形畸變率: ≤0.5% ；
7、允許連續工作時間：額定輸出電流下持續運行時間為60分鐘；
8、輸出頻率范圍: 30～300Hz ；
9、品質因數: ≥30
10、系統噪聲: ≤60db
11、系統測量精度: 1.0級
12、頻率分辨率: 0.01Hz
13、頻率不穩定度: ≤0.05%
14、環境溫度： -25℃～ +55℃
相對濕度: ≤90%
海拔高度: ≤2000m
15、具備手動試驗/自動調諧/自動試驗模式。
16、具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率等。
17、具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能。
18 具備過電壓、過電流、過熱保護功能。
19、具備閃絡保護功能,在試品發生閃絡時諧振回路失諧,電源立即停止輸出,屏幕提示“試驗失敗”及相關信息。
20、具備各種數據打印功能。
三、設備制造遵循的國家標準和行業標準
GB7328-87 << 變壓器和電抗器的聲級測量>>
GB1094 <<電力變壓器>>
GB/T16927.1-2-1997 <<高電壓試驗技術>>
ZBK41006-89 <<試驗變壓器>>
GB4208 <<外殼防護等級>>
GB2900 <<電工名詞術語>>
GB5273 <<變壓器、高壓電器和套管的端子>>
GB191 <<包裝儲運標志>>
GB10327 <<電力變壓器絕緣水平和絕緣試驗外絕緣自空氣間隙》
GB10229-88 <<電抗器>>
IEC358(1990) <<耦合電容器和電容分壓器>>
IEC1000 <<電磁兼容性>>
GB4793-1984 電子測量儀器安全要求
四、系統配置及具體參數
1、變頻控制電源20KW 1臺
a) 變頻控制電源采用高壓耐壓試驗專用變頻電源,采用一體化設計,控制電源本體具備調頻、調壓、控制、保護等功能。
b) 額定輸出容量: 20KW
c) 工作電源: 交流220V、50Hz 。
d) 輸出電壓: 0～500V可調。
e) 輸出電壓不穩定度≤0.05%
f) 最大輸出電流: 40A
g) 輸出波形:正弦波, 波形畸變率:≤0.5%
h) 頻率調節范圍: 30～300Hz
頻率調節分辨率: 0.001 Hz
i) 連續運行時間: 大于1小時
j) 噪聲水平:≤ 60dB
k) 變頻電源采用高性能專用微機控制電壓、頻率調節
l) 變頻電源配備專用引線和插頭與其他設備進行連接。
m) 保護：具有過壓、過流、過熱、放電保護功能。
n) 具備手動試驗/自動調諧/自動試驗三種模式,并可任意切換。
具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率、勵磁電流、勵磁電壓、試驗時間等。
具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能及各種數據打印功能。
O) 重量： 26Kg
2、勵磁變壓器20KVA 1臺
a) 額定容量: 20KVA
b) 輸入電壓: 500V
c) 輸出電壓： 1.5KV; 3KV；5KV
d) 工作頻率范圍： 30～300Hz
e) 連續運行時間: 大于1小時
f) 電壓比測量誤差: 小于1%
g) 結構：采用干式結構,絕緣耐熱等級H級,滿足干式變壓器國家規范要求；
高﹑低壓繞組間和鐵芯設靜電屏蔽,既作為勵磁變,又是隔離變；
內置過電壓保護,防止擊穿反擊。
h) 重量： 50Kg ;
3、高壓電抗器67.5/27 6臺
a) 額定容量： 67.5KVA
b) 額定電壓： 27KV
c) 額定電流： 2.5A
e) 品質因素： Q≥30
f) 結構：干式；
g) 重量： 60Kg/臺
h) 連續運行時間：≥ 1小時
4、電容分壓器 60/0.001 1臺
a) 額定電壓： 60KV
b) 工作頻率： 30～300Hz
c) 分壓比： 1000：1
d) 分壓比誤差： ≤1%,
e) 測量精度：交流有效值1.0級
f) 介質損耗： tgδ≤0.5% ;
g) 重量： 10Kg
h)高﹑低壓臂的電容采用一致的介質結構,溫度系數小,角位移小,在30-300HZ內分壓比不變。
五、供貨清單一覽表
1、變頻電源 20KW 臺 1
2、勵磁變壓器 20KVA 臺 1
3、高壓電抗器 67.5/27(27KV/2.5A) 臺 6
4、電容分壓器 60/0.00（60KV）臺 1
5、附件測試線一套套 1
六、出廠檢驗
本裝置出廠前，對各組成單元設備及成套裝置分別按下列試驗項目進行出廠前試驗，試驗結果完全符合協議及以下標準要求后方可出廠。
1、變頻電源
1）絕緣電阻測試
2）耐壓試驗：2000V，1分鐘
3）負載試驗：在滿負荷下，各器件的溫升不大于45K 。
2、勵磁變壓器
1）直流電阻測量
2）變比測量
3）空載電流及空載損耗
4）短路阻抗和負載損耗
5）絕緣電阻測試
6）溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
3、電抗器試驗
1）直流電阻測量
2）電感量測量
3）交流耐壓試驗
溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
4、成套裝置試驗
（1）耐壓試驗：1.1額定電壓下，耐壓1min；
（2）短路試驗：電壓為0.5U，0.8U，1.0U的條件下，將高壓輸出突發短路3次，保護裝置可靠動作，各單元完好。
（3）噪音小于60dB；

ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置：就是做耐壓試驗的設備，它是為了滿足大容量的被試品要求而研發的設備。它是一套組合設備，為了耐壓試驗能順利準確地進行，針對不同被試品，串聯諧振裝置的組件是不同的。所以請務必準確選型，技術部為您量身制定選型方案。

中試控股ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置產品適用性好，實用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企業以及電力工作者信賴的好伙伴。

中試控股踐行“精細制造，深耕技術”產出ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置優質產品能夠在市場中贏得用戶信賴,樹立中試控股新形象打下了堅實的根底。

ZSBP-405KVA/54KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

串聯諧振式限流器

1.工作原理

已有不少文獻研究討論串諧式限流器方案，圖1給出了幾種典型拓撲。

盡管串諧式限流器的拓撲結構不盡相同，但其工作原理相似。以圖l(a)為例，工作原理簡介如下：正常運行時，開關K斷開，選擇合適的L與C，使其發生串聯諧振，限流器的等效阻抗接近于零；線路發生短路故障時，開關K導通使c短接，L串入線路限流故障電流(三值決定故障限流水平)。

串諧式限流器適用范圍串諧式限流器在不同電壓等級系統中應用時，其所需的電容量從而占用空間體積差別很大。表l給出了串諧式限流器應用在35、110、220、500kV系統中，且要求穩態短路限流值分別為10、20、30kA時，其所需的電容、電感值(忽略系統內感)。

串諧式限流器具有原理、拓撲結構簡單，正常運行模式下功耗接近于零、不影響系統運行、能實現串補功能，故障限流模式下能夠實現有效限流、便于與繼電保護配合等優點。

本文對串諧式限流器從正常運行模式向故障限流模式過渡過程中的轉移電流等進行了仿真研究，得出以下幾點結論，這些結論在實際應用中應引起注意。

1)串諧式限流器從正常運行模式切換到故障限流模式過程中，其諧振電容C與轉換開關K之間會產生高頻振蕩轉移電流，并在C兩端引起振蕩過電壓，且振蕩電流幅值與轉換開關的閉合時間成振蕩增幅關系、振蕩電壓幅值隨著轉換開關閉合時間的延遲成階梯上升關系。

2)在諧振電容C支路中串入適當的電感厶c可有效降低上述高頻振蕩的頻率和幅值，但會抬高振蕩回路中的臨界阻尼電阻值，從而延長振蕩衰減時間。

3)可在轉換開關K支路中串入適當阻尼電阻(如臨界阻尼電阻的1／10)加速振蕩衰減過程，但在短路限流期間阻尼電阻將要流過全部短路電流，因此其功耗極大，選擇時應充分考慮承載容量。

4)串諧式限流器應采用高速轉換開關，確保線路發生短路時能夠以最快的速度短接電容器、進入故障限流模式，否則其電容器及轉換開關將工作在極其惡劣的條件下。

5)在短路限流期間(斷路器未跳閘切斷故障回路之前)串諧式限流器的轉換開關將承受全部系統短路電流與電容高頻振蕩電流，當其采用功率半導體器件構成時，應充分考慮能夠承受這種運行工況。

通常逆變器要求功率可調,以滿足不同負載的需求,而串聯諧振逆變器的調功方式大體可分為兩大類直流側調功和逆變側調功。

直流側調功

直流側調功方式是在逆變器的直流側進行輸出功率調節的方式,即通過對逆變環節輸入電壓值的調節實現對逆變器輸出功率的調節。通常有兩類直流側調功方式相控整流調功和直流斬波調功。

1.相控整流調功

整流電路采用全控或半控器件進行可控整流,通過調節觸發角得到不同的整流輸出直流電壓供給逆變環節,從而改變逆變器輸出功率。相控整流方式很大的不足是由于觸發角直接影響到網側功率因數,因此采用相控整流調功時會使系統網側功率因數變低,同時也會給電網帶來不同程度的諧波危害。另外,還有采用半控器件時系統調節響應快速性差等缺點。

2.直流斬波調功

直流斬波調功電路拓撲,即在整流與逆變環節之間加入DC/DC變換器,通過調節DC/D變換器的功率器件導通占空比來改變輸出電壓,從而調節感應加熱電源的輸出功率,該模式采用不控整流方式,大大降低了系統對電網的干擾,且提高了網側功率因素但需在主電路增加一級直流調壓和濾波電路,大大增加了電源的體積和成本,且斬波主開關器件工作在硬開關狀態,開關損耗大,不易在高頻及大容量系統中應用。

逆變側調功

逆變側調功即在逆變器側通過對逆變橋功率器件開通關斷的控制改變逆變器輸出電壓的有效值從而實現對逆變器輸出功率的調節。常見的逆變調功方法主要有脈沖頻率調制法、脈沖密度調制法、PWM調制法,下面分別進行介紹。采用逆變側調功方案,就可以在直流側采用不控整流,從而大大提高系統整體網側功率因數,同時逆變側功率調節的響應速度比采用直流側調節要快。

1.頻率調制

串聯諧振電路的阻抗頻率特性。如果讓負載工作在感性狀態下,那么負載阻抗將隨頻率的提高而提高,從而減小輸出功率。頻率調制的方式簡單易行,而且容易實現軟開關。但是調節范圍有限,如果要求輸出功率接近零,就要求開關頻率達到無窮大,這顯然是不可能的,所以只有在值較高的時候才比較有優勢。

2.脈沖密度調制

就是通過控制脈沖密度,從而控制輸出平均功率,來達到控制功率的目的。也就是通過控制加熱時間來控制功率。這種控制方法較容易實現,在傳統的電阻加熱的設備中比較常用。但是由于是間斷加熱,所以加熱效果不好,使加熱對象加熱不均勻,這種方法較少用。

3.脈沖寬度調制

該方法通常采用不控整流橋和濾波電路為逆變橋提供穩定的直流輸入電壓,應用負載頻率跟蹤技術,使電流過零信號與基準橋臂驅動信號同步,通過調節逆變橋基準橋臂與移相橋臂的驅動信號之間的移相角,盡而改變輸出電壓脈寬,使得負載輸出的正負交替電壓之間插入一個零電壓區,從而調節輸出電壓的有效值,實現功率調節。在這種控制方案下電路中的功率開關器件易實現ZVS或ZCS軟開關,減少了開關損耗和電磁干擾,同時調功范圍寬、速度快、功率因數高、負載適應性好,克服了整流調功和PFM調功的缺點,是目前一種較好的控制方案。而根據輸出電壓基波和輸出電流的相位關系有三種移相調功方式：

（1）容性移相PWM調功方式輸出電壓基波相位滯后輸出電流

（2）諧振移相PWM調功方式輸出電壓基波與輸出電流同相位

（3）感性移相PWM調功方式輸出電壓基波相位超前輸出電流。

變頻串聯諧振裝置常見故障及解決方法

1．主機找不到諧振點。

原因：系統諧振點在主機的輸出頻率范圍之外；系統接線錯誤；

系統未可靠接地；高壓采樣反饋信號開路或連接不可靠；試品有故障。