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電力技術

變頻諧振交流調試儀（計量院）

時間：2022-11-30

中試控股技術研究院魯工為您講解：變頻諧振交流調試儀（計量院）

ZSBP-2430kVA/270kV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。

中試控股始于1986年 ? 30多年專業制造 ? 國家電網.南方電網.內蒙電網.入圍合格供應商

ZSBP-2430kVA/270kV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-2430kVA/270kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
一、適用范圍
1、滿足630mm2,110kV 電纜交流耐壓試驗，長度3km，電容≤0.61uF,試驗頻率30~300Hz,試驗電壓U≤128kV。試驗時間：60分鐘
2、滿足110kV 變壓器交流耐壓試驗，電容≤0.025uF,試驗頻率45~65Hz,試驗電壓U≤160kV。試驗時間：1分鐘
3、滿足110kV 開關，絕緣子等交流耐壓試驗，電容≤0.008uF,試驗頻率30~300Hz,試驗電壓U≤184kV。試驗時間：1分鐘
4、滿足300mm2,35kV 電纜交流耐壓試驗，長度3km，電容≤0.598uF,試驗頻率30~300Hz,試驗電壓U≤52kV。試驗時間：60分鐘
5、滿足35kV 變壓器交流耐壓試驗，電容≤0.015uF,試驗頻率45~65Hz,試驗電壓U≤72kV。試驗時間：1分鐘
6、滿足35kV 開關，絕緣子等交流耐壓試驗，電容≤0.008uF,試驗頻率30~300Hz,試驗電壓U≤95kV。試驗時間：1分鐘
7、滿足27KV/150MW的發電機交流耐壓試驗，電容≤0.33uF,試驗頻率45~65Hz,試驗電壓U≤54kV。試驗時間：1分鐘
二、系統主要性能及參數
1、電源電壓： 380V±10%、50Hz；
2、額定容量： 2430KVA；
3、輸出電壓： 270KV，
4、輸出電流： 6A. 18A.
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180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ZSBP-100KW 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: 100KW
c) 工作電源: 交流380V/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: 200A
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3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/自動試驗2種模式。
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： 66Kg
2、勵磁變壓器ZSDK-100KVA 1臺
a) 額定容量: 100KVA
b) 輸入電壓: 500V
c) 輸出電壓： 2KV；4KV，6KV
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： 300Kg ;
3、高壓電抗器 ZSDK-810/135 3臺
a) 額定容量：810KVA
b) 額定電壓：135KV
c) 額定電流： 6A
e) 品質因素： Q≥30
f) 結構：油式；采用變壓器油澆注，長時間工作時
g) 重量： 500Kg/臺
h) 連續運行時間：≥ 1小時
4、電容分壓器 ZSTRF-270/0.001 1臺
a) 額定電壓： 270KV
b) 工作頻率： 30～300Hz
c) 分壓比： 2000：1
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： 19Kg
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、附件清單
序號設備名稱型號規格單位數量
1 變頻電源 100KW 臺 1
2 勵磁變壓器 100KVA 臺 1
3 高壓電抗器 810/135(135KV/6A) 臺 3
4 電容分壓器 270/0.001（270KV）臺 1
5 附件測試線專用套 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；

變頻串聯諧振耐壓成套試驗裝置：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。

中試控股變頻串聯諧振耐壓成套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”產出變頻串聯諧振耐壓成套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。

變頻串聯諧振耐壓成套試驗裝置|中試控股

(1)供電變壓器T和調壓器AT的設備容量小。這是因為上面曾分析過的，試品上的電壓Uc=QUs。Us為高壓供電電壓，既然高壓回路中流過的電流是一樣大的，所以供電變壓器和調壓器的容量，在理論上可比試驗所需容量小Q倍。

(2)串聯諧振裝置所輸出的電壓波形較好。這是因為僅對工頻(基波)產生諧振，而對其他由電源所帶來的高次諧波分量來說，回路總阻抗甚大.所以試品上諧波分量甚弱，試驗波形就較好。

(3)若在試品耐壓過程中，發生了閃絡，則因失去了諧振條件，高電壓立即消失，從而使電弧即刻熄滅。

(4)恢復電壓之建立過程較長，很容易在再次達到閃絡電壓之前控制電源跳閘，避免重復擊穿。

(5)恢復電壓并不出現任何過沖(over shoot)所引起的過電壓。

正因為上述(3)，(4)的特點，試品擊穿后所形成的燒傷點并不大，這有利于對試品之擊穿原因進行研究。由于以上的特點，這種裝置使用起來比較安全，既不會產生大的短路電流，也不會發生恢復過電壓。

下面我們將分析和說明上述的(4)，(5)兩個特點。

如果第二次的閃絡(重燃)出現在比第一次的耐壓值略低的電壓下，此時假設e的指數項衰減到5%左右，則nπ/Q≈3，即n≈Q。

由于諧振裝置中Q值總是較大的，故n值也較大。所以在另一次閃絡出現之前要經歷幾十個周期的時間，在此足夠長的時間內，很容易將電源切斷。

總之，利用串聯諧振裝置進行耐壓試驗是由局限性的，譬如不能用它進行外絕緣的濕閃及污閃試驗。

一、RLC串聯諧振的基本表現

在RLC串聯電路中，電抗X的值決定電路的性質。當X>0時，電路呈感性;當X<0時，電路呈容性;當X=0時，電路呈阻性，電壓和電流同相，電路的這種狀態叫串聯諧振。

下面做兩個實驗，進一步驗證串聯諧振的典型現象，深入探究串聯諧振的條件、特點、規律和具體運用。

[實驗1]：

在實驗電路中，保持電源電壓不變，使電源的頻率由低到高變化，我們可以觀察到指示燈由暗逐漸變亮，當電源頻率增大到一定數值時，指示燈的亮度達到最亮程度，

繼續增大電源頻率，指示燈又逐漸變暗。

[實驗2]：

在實驗電路中，我們把電容C換成可調電容，保持電源電壓和頻率不變，改變可調電容C的大小，使其電容量由小逐漸變大，我們也能觀察到指示燈由暗逐漸變亮，當可

調電容增大到某一數值時，指示燈亮度達到最大程度，繼續增大可調電容容量，指示燈又逐漸變暗。

二、串聯諧振的基本條件

1、串聯諧振的定義：在RLC串聯電路中，當電路端電壓和電流同相時，電路呈電阻性，電路的這種狀態叫串聯諧振。

2、串聯諧振的條件

當電路處于串聯諧振狀態時，電路呈電阻性，有Z=[R+2+(X-L-XC)+2]開方=R，根據X-L=X-C得，ωL=1/ωC，所以有f=f-0=1/2π(LC)的開方。

3、分析電路實現諧振的方法：

(1)當電源頻率一定時，可調節L或C的大小來實現諧振。

(2)當電路參數L、C一定時，可改變電源頻率來實現諧振。

三、串聯諧振的特點

1、阻抗最小，且為純電阻

Z=[R+2+(X-L-X-C)+2]的開方=R。

2、電路中電流最大，并與電源電壓同相I=I-0=U/R。

3、電路兩端電壓等于總電壓，電感和電容兩端的電壓相等，且相位相反，其大小為總電壓的Q倍(電壓諧振)。

U-L=I-0X-L=U/RX-L=ω-0LU/R=QU

U-C=I-0X-C=U/RX-C=U/RCω-o=QU

其中，Q=ω-0L/R=1/ω-0CR=ρ/R

Q為串聯諧振電路的品質因數。

深度分析：根據上式可知，減小電阻R的阻值，則電路消耗的能量就小，電路品質因數就高;增大線圈的電感量L，線圈儲存的能量就多，在耗能一定時，電路的品質因數

就高，說明電路的品質就好。

4、當電路發生串聯諧振時，電能僅供給電路中的電阻消耗，電源和電路間不發生能量轉換，而電感與電容間磁場能和電場能的轉換。

四、串聯諧振的實踐及運用

串聯諧振電路常用來對交流信號進行選擇，例如收音機中的選擇電臺信號，即調諧，就是利用了串聯諧振原理;對講機中的選擇信號，也是利用諧振原理進行的;各種接

收機中的選臺都是利用了串聯諧振的原理。

1、選臺原理：

當外加電源u-S的頻率f=f-0時，電路處于諧振狀態，此時，電路中的總阻抗Z=R;當f≠f-0時，稱為電路處于失諧狀態，若fX-C，電路呈感性。

2、通頻帶或頻帶寬度

在實際應用中，規定把電流I范圍在(0.707

3、理論分析表明，串聯諧振的通頻帶為B=Δf=f-2-f-1=f-0/Q

頻率f在通頻帶以內(即f-1

4、Q值越大，說明電路的選擇性越好，但頻帶較窄;反之，若頻帶越寬，則要求Q值越小，而選擇性就越差;所以，選擇性與頻帶寬度是相互矛盾的兩個物理量。

5、當感抗和容抗大于電阻，即X-L=X-C>R時，則U-L和U-C都高于電源電壓，為電源電壓的Q倍，如果電壓過高，可能擊穿線圈和電容器的絕緣層，造成安全隱患，因

此，在電力工程中一般應避免發生串聯諧振現象。

6、在無線電工程上，常用串聯諧振以獲得較高的電壓。如發生串聯諧振，電容或電感元件上的電壓常高于電源電壓幾十倍或上百倍，所以串聯諧振又稱為電壓諧振。