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中試控股技術研究院魯工為您講解：諧振耐壓設備（電力院）

ZSBP-540kVA/270kV變頻諧振試驗裝置

試驗數據保存，可即時打印試驗數據，也可將數據保存以備下次打印。
數據查詢功能,根據試驗日期查詢以往的試驗數據。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻諧振試驗裝置：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置采用了調節電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。
采用了專用的SPWM數字式波形發生芯片，頻率分辨率16位，在20~300Hz時頻率細度可達0.1Hz；采用了正交非同步固定式載波調制方式，確保在整個頻率區間內輸出波形良好；功率部分采用了先進的IPM模塊，在小重量下確保儀器穩定和安全。

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。元器件（純進口）：功率器件：德國英飛凌，模塊：日本富士IGBT，芯片：英特爾等

技術參數及功能描述
1、技術參數
? 輸入電源:
電壓： 380/220V±10%
頻率： 45/65Hz
? 輸出電壓：0-500V；
? 輸出波形：正弦波
? 頻率調節范圍：30-300Hz
? 頻率分辨率：0.01Hz
? 頻率穩定度：0.1%
? 頻率步進值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
? 電壓分辨率：0.1kV
? 電壓測量精度：1.5%
? 電壓步進值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
? 運行連續工作時間：60分鐘
串諧計算
為了用戶更好更快的完成試驗，多用計算公式可以節約時間和少帶設備
注意事項及常見問題
1、高壓試驗請注意安全，嚴格按照高壓試驗的規范來操作。檢查/修改試驗接線時，請先關閉本系統，并切斷電源。
2、串聯諧振系統支持的最高電壓為800Kv，實際能夠升到的高壓由激勵變壓器決定，請根據試驗電壓調換合適的激勵變壓器。
3、如果開機后發現變壓器發出非正常聲音，請立即關閉本系統并切斷電源，檢查變壓器接線是否正確。
4、正常“停機”采用逐步降壓停機的方式，保護停機直接快速停機，遇到緊急情況可以直接斷開空開直接關機。
5、如果自動掃頻失敗，請檢查接線或重設掃頻范圍。
6、本系統試驗電壓為峰值采樣（國標要求），如果系統顯示的高壓跟萬用表顯示的高壓差別大，請檢查“試驗參數”中的“分壓變比”是否正確填寫。
常見故障排除
通用注意事項
1.本試驗設備應由高壓試驗專業人員使用，使用前應仔細閱讀使用說明書，并經反復操作訓練。
2.操作人員應不少于2人。使用時應嚴格遵守本單位有關高壓試驗的安全作業規程。
3.為了保證試驗的安全正確，除必須熟悉本產品說明書外，還必須嚴格按國家有關標準和規程進行試驗操作。
4.各聯接線不能接錯，否則可導致試驗裝置損壞
5.本裝置使用時，輸出的是高電壓或超高電壓，必須可靠接地，注意操作安全。
常見故障原因及排除
1.自動調諧不能完成，找不到諧振點：
現象：
調諧完成后儀器提示高壓異常
原因：
回路接地不好，試驗回路接線錯誤，裝置某一儀器開路，高壓測量線短路或者開路，高壓測量紅黑線頭插反
排除方法：
1）檢查接地裝置可靠，接地連接線是否有斷開點；
2）檢查勵磁變壓器的高低壓線圈的通斷；
3）檢查每一只電抗器的通斷；
4）檢查分壓器的信號線的通斷；
5）檢查分壓器的高低壓電容臂的通斷；
6）裝置自身升壓時沒有諧振點，還需要檢查補償電容器的通斷；
如果所有部件正常，依然沒有諧振點，請和廠家聯系，不可拆卸儀器！
3 不能升壓到試驗電壓
現象：
1）；改換激勵電壓到較高的電壓接頭
2）被試品部分有避雷器沒有打開連線
3）諧振點沒有找準，偏諧；
原因：
1）電抗器與試品電容量不匹配，沒有準確找到諧振點；
2）試品損耗較高，系統Q值太低；
3）勵磁變壓器高壓輸出電壓較低；
4）高壓連接線過長或沒有采用高壓防暈線
排除方法：
1）將補償電容器并接入試驗回路，加大回路電容量；
2）盡可能將多只電抗器串聯，提高回路電感量；
3）提高勵磁變壓器的輸出電壓；
4）干燥處理被試品，提高被試品的絕緣強度，減少回路的有功損耗；
5） 一般在設備較高電壓輸出時，采用高壓防暈線，或將普通高壓輸出線改為較短的連線，一般不超過5米。

設備遵循標準     
《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》   GB50150-2006
《水輪發電機組安裝技術規范》               GB/T8564――2003
《高壓諧振試驗裝置》                       DL/T 849.6—2004  
《電抗器》                                 GB10229.88
《電力設備預防性試驗規程》                  DL/T596-1996
《耦合電容器和電容分壓器》                  IEC358(1990)

為了防止電擊，接地導體必須與地面相連。在與本產品輸入或輸出終端連接前，應確保本產品已正確接地。
注意所有終端的額定值：為了防止火災或電擊危險，請注意本產品的所有額定值和標記。在對本產品進行連接之前，請閱讀本產品使用說明書，以便進一步了解有關額定值的信息。
在有可疑的故障時，請勿操作：如懷疑本產品有損壞，請本公司維修人員進行檢查，切勿繼續操作。
請勿在潮濕環境下操作
請勿在易爆環境中操作
保持產品表面清潔和干燥

隨著我公司的發展,尤其是在城網改造和城市美化的要求,用交聯聚乙烯電纜(以下簡稱:“交聯電纜”)代替架空線路已成為一種趨勢,高電壓的電力交聯電纜使用的數量越來越多。為了檢驗和保證交聯電纜的安裝質量,在送電投運前,對交聯電纜進行現場交流耐壓試驗十分必要。過去由于使用交聯電纜一般長度都比較長，因此容量較高，受試驗設備的限制,在現場對交聯電纜進行交流耐壓試驗比較困難,一般采用直流耐壓試驗來代替。存在兩個缺點:

1)直流電壓對交聯聚乙烯絕緣,有積累效應,即“記憶性”。一旦電纜有了由于直流試驗而引起的“記憶性”,它就需要很長時間來釋放盡殘留在電纜中直流電荷。而當該電纜投入運行時,直流電荷便會疊加在交流電壓峰值上,產生“和電壓”,遠超過電纜的額定電壓,使絕緣加速老化,縮短使用壽命。

2)直流電壓分布與實際運行的交流電壓不同,直流電場分布受電阻率影響,而交流下電場分布與電阻率和介電系數都有關。因此直流耐壓試驗并不能象交流耐壓一樣可以準確地反映電纜的機械損傷等明顯缺陷,直流試驗合格的電纜,投入運行后,在正常工作電壓作用下,也會發生絕緣故障。由此可見,對于交聯電纜采用傳統的直流耐壓試驗是不可取的,應予淘汰。近年來,國內外許多專家都建議現場對交聯電纜進行交流耐壓試驗來代替直流電壓試驗。由于電力電纜對地電容量很大,在現場采用50Hz工頻進行交流耐壓試驗條件難以具備,但采用調頻電源進行交流耐壓試驗,條件是基本具備的。根據規范現場絕緣耐壓試驗中使用的交流電壓頻率,可采用30—300Hz。

2交流耐壓的幾種試驗方法

 2?1串聯諧振

中試控股電力如果被試品的試驗電壓較高,而電容量較小, 一般可采用串聯諧振方法,見圖1所示。

變頻串聯諧振的等效電路

當試驗回路中ω0L =1ω0C(C包括CX、C1、C2)時,試驗回路產生串聯諧振,此時能在試品上產生較高的試驗電壓(試驗電壓高低與回路品質因數有關),如果電容C較大,試驗回路電流也較大,通過電抗器的電流也較大,這時試驗設備一般難以滿足現場試驗需要;通常該試驗接線僅適用于被試品電容量較小而試驗電壓較高,試驗變壓器能滿足試驗容量要求而不能滿足試驗電壓要求的情況。

對于電力電纜來說,被試設備的電容量C是固定的,要使試驗回路產生諧振就要改變試驗回路的電感L或頻率ω,即:ω0=1 LC或L =1ω02C; 采用改變電感的方法來滿足串聯諧振需采用可調電抗器,但限于運輸和在現場搬動,電抗器的體積和重量不能做得很大,因此可調電抗器的調節范圍是有限的。所以在現場試驗時采用調感的方法往往由于電抗器的范圍有限而不能滿足試驗要求。

另一種方法是采用調頻的方法,即當電抗器和電容固定時通過改變試驗電源頻率來使ω0L = 1 ω0C來達到所需的電壓,但這時需要一套調頻電源裝置。

 2?2并聯諧振

     如果被試品的試驗電壓較低而試品容量較大時,一般可采用并聯諧振方法,見圖2所示。

變頻串聯諧振并聯諧振的等效電路

當試驗回路中ω0L=1ω0C(C包括CX、C1、C2) 時,試驗回路產生并聯諧振,此時試品電壓等于電抗器電壓也等于升壓變壓器高壓側電壓。由于電抗器的補償作用,變壓器理論上僅提供回路阻性電流,可以大大降低對試驗變壓器的容量要求。因此該試驗回路適用于試品電容量大,而電壓較低的情況。低電壓的電抗器一般容易制作,試驗時可采用幾個低電壓電抗器并聯的方法或利用可調電抗器改變電感的方法來滿足并聯諧振要求。如果有一套調頻電源裝置的話,也可采用改變試驗電源頻率的方法,使回路滿足試驗要求。

 2?3串-并聯法

當試驗電壓較高、被試品電容量較大時,采用上述兩種方法都難以滿足試驗要求,主要是試驗設備難以滿足要求:一是合適的高電壓大容量的電抗器一般單位都不具備;二是不同長度的電纜電容量不相同,需要的電抗器也不一樣,即使是可調電抗器也往往由于可調范圍有限而難以滿足試驗要求。因此僅靠配備合適的電抗器來滿足試驗要求就比較困難,所以國內外進行長電纜交流耐壓試驗一般均采用串、并聯調頻諧振方式。

                 變頻串聯諧振串-并聯諧振的等效電路

如圖3所示,在試驗回路中串入電抗器產生串聯諧振來提高被試品試驗電壓,在被試品兩端并聯電抗器使被試品電容電流大部份由電抗器來補償,從而使通過串聯電路中電抗器的電流大為減少,從而降低試驗對電抗器、試驗變壓器的要求。采用調頻電源裝置來改變試驗頻率使ω0L =1ω0C,使試驗回路產生諧振。這樣試驗設備就比較容易滿足試驗要求。

舉例來說，如一條110kV交聯電纜長為2km，其每km的電容量為0.12μF,每一相電纜總電容量大約為0.27uF,采用的補償電抗器為4個并聯,每個電抗器的電感量為200H左右,串聯電抗器電感也為200H左右, 在電抗器1串4并的串并聯諧振接線情況下,通過變頻電源盡量使試驗頻率接近于50Hz,計算的試驗頻率大約為48-45Hz,計算被試品電力電纜的電容電流大約為9.04A, 4個電抗器補償電感電流為7.23A,每個補償電抗器通過的電流不到2A,而串聯回路中的電抗器電流僅為1.81A,這樣每個電抗器只需要耐壓150kV電流大于2A;升壓變壓器的變比為K=18 000V/400V=45,輸出電壓為18kV,電流也只需要2A就能滿足試驗要求。

被測相

諧振頻率

試品電流

試驗回路Q值（Uc/U）

注:在電纜芯導體和金屬屏蔽層間施加試驗電壓110kV,持續5min,試驗結果全部通過。

 1)從試驗中可以看出,“串-并聯諧振法”實質上仍然是串聯諧振。這次試驗主要還是利用L- C諧振原理?與傳統的串聯諧振不同之處在于,電抗器L不是簡單的與被試品電力電纜電容Cx構成串聯諧振,而是與電抗器L1-L4和被試電纜電容Cx的并聯回路產生串聯諧振,諧振電壓為Uc。并聯電抗器L1-L4主要起補償作用。

 2)由于有了L1-L4的補償作用使得流過勵磁變壓器高壓側及串聯電抗器L上的電流I減小電抗器L的體積和重量將大大減輕以及勵磁變壓器容量也將大大減少相對提高了調頻諧振裝置的帶負載能力。使得原本很難進行的試驗項目,相對變得容易。