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中試控股技術研究院魯工為您講解：串聯諧振實驗變壓器（電力院）

ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

全自動模式、半自動模式、手動模式

實時顯示試驗狀態，用戶可根據試驗狀態進行相應操作。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置：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

參數

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。
1、輸入:電壓220V或者380V ±10%
2、頻率：45/65Hz
3、輸出電壓：0-250V
4、輸出波形：正弦波
5、頻率調節范圍：30-300Hz
6、頻率分辨率：0.01Hz
7、頻率穩定度：0.1%
8、頻率步進值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
9、電壓分辨率：0.1kV
10、電壓測量精度：1.5%
11、電壓步進值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
12、運行連續工作時間：60分鐘

全套系統的配置用法說明：
變頻電源單獨可靠接地。
激勵變壓器一般有好幾個高壓端輸出：
用于10kV電纜的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓低一些的電壓端，比如2kV；
用于35kV電纜的耐壓裝置，35kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓較高一點的電壓端，比如3-4kV；
用于110kV電纜的耐壓裝置，110kV電纜的耐壓，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如5-6kV；（110kV變壓器）
用于110kV互感器，組合電器，開關等的耐壓裝置，激勵變高電壓輸出部分和電抗器之間連接，一般接電壓高端比如10--15kV；
電抗器和分壓器：本裝置含有自檢功能即不帶任何被試品情況下可以自諧升壓；電抗器必須保證2節以上疊在一起串聯起來和分壓器組成諧振回路產生高壓。被試品的連線一般接在比較重的電抗器頂端，這樣不至于被張力拉倒。電抗器使用時，電抗器底部不要放在金屬板上面，因為電抗器是個開口磁路，試驗時和鐵板會產生渦流長時間會燒壞電抗器。
產品概述
1、目前在國際和國內已有越來越多的XLPE交聯聚乙烯絕緣的電力電纜替代原來的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯電纜投運前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。近年來國際、國內的很多研究機構的研究成果表明直流試驗對XLPE 交聯聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究機構觀點認為XLPE 結構具有承儲積累單極性殘余電荷的能力，當在直流試驗后，如不能有效的釋放直流殘余電荷，投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發生擊穿。國內一些研究機構認為，交聯聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中，由于空間電荷效應，絕緣中的實際電場強度可比電纜絕緣的工作電場強度高達11倍。交聯聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發生擊穿，也會引起絕緣的嚴重損傷。其次，由于施加的直流電壓場強分布與運行的交流電壓場強分布不同。直流試驗也不能真實模擬運行狀態下電纜承受的過電壓，并有效的發現電纜及電纜接頭本身和施工工藝的缺陷。因此，使用非直流的方法對交聯電纜進行耐壓試驗就越來越受到人們的重視。同時，各種大型變壓器的交流耐壓試驗，火力及水力發電機的交流耐壓試驗也定期進行。這些設備的試驗要求的試驗設備容量大，，通常情況下采用諧振的方法進行試驗，但必須是在工頻條件下或等效工頻條件下進行。等效工頻條件一般采用45—65HZ的頻率范圍，但是很多試驗單位要求30-300HZ試驗電源對這類設備進行交流耐壓試驗。另外還有一種低頻設備，0.1HZ的超低頻設備耐壓儀，他有一個弊端就是電壓很難做到很高，在行業里推廣使用一直沒有得到用戶的大面積認可。串聯諧振裝置的應用很快就得到市場的認可，他是真實模擬運行狀態施加電壓，能夠很快的發現被試設備本身狀態情況。
我公司系列串聯諧振裝置主要用于10kV、35kV、66kV、110kV、220kV的交聯橡塑電力電纜，66kV、110kV、220kV的組合電器（GIS）的變頻交流耐壓試驗，水力和火力發電機或電力變壓器等的工頻交流耐壓試驗。其基本原理是采用可調節（30-300HZ）串聯諧振試驗設備與被試品電容諧振產生交流試驗電壓。由于電纜的電容量較大，采用傳統的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、大電流的工作電源現場不易取得，因此一般都采用串聯諧振交流耐壓試驗設備。其輸入電源的容量顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期都采用調感式串聯諧振設備（50HZ），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現在大多采用變頻諧振，可以得到更高的品質因數（Q值），并具有自動調諧、多重保護、以及降低噪音、靈活的組合方式、單件重量輕等優點。

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。

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

串聯諧振有調感式和調頻式兩種：調感式采用可調節鐵心氣息的電抗器，通過調節電感量，使回路處于工頻諧振狀態，其缺點是噪音大，機械結構復雜，設備笨重，搬運困難。

調頻式采用固定電感電抗器，通過調節勵磁電源的頻率使其與試驗回路的固有頻率相同，串、并聯回路達到諧振狀態，從而在試品上產生高電壓或相對的大電流，達到試驗對試品耐壓試驗的目的，其特點是試驗設備體積小，重量輕，品質因素高，使用方便。

我們曾帶著變頻串聯諧振耐壓試驗成套裝置對35KV五星線2.3公里電纜做試驗。當時用直流泄漏耐壓試驗時，泄漏電流較大，不能很明確的對電纜薄弱擊穿等，對試驗結果很難下結論，當換做諧振耐壓試驗時，B、C兩相升壓到5000V時立即放電至2000V，通過我們沿路對電纜巡查時，發現2#中間接頭有放電的聲音。實踐證明變頻耐壓諧振能讓我們更有效的發現問題的薄弱點。    

中試控股技術博士為您解答：變頻諧振試驗裝置是利用無功補償原理,在完成發電機、電纜以及GIS組合電器的耐壓試驗是只需要較小容量和較低電壓的試驗電源就可以成功完成.同時,該試驗裝置還可用于變壓器、電流、電壓互感器等的現場試驗.這種試驗方法安全可靠,并能有效地檢出有絕緣缺陷的電氣設備.

       1 變頻諧振試驗的原理

       變頻諧振試驗的原理是利用組合設備的等效電容和已知電感量的高壓電抗器構成串聯回路,通過變頻電源調節試驗電源頻率使電路達到串聯諧振.這時,電容器和電抗器的無功功率平衡.

       2 變頻諧振系統的組件

       2.1 控制系統

       控制系統是變頻諧振系統的心臟模塊,它包含了所有的電子及控制模塊.所有的模塊放在一個控制柜中,操作屏在控制柜的上方,操作人員可以控制所有的功能、讀取新的測量值(電壓、頻率、電流等)、觀察系統的運行狀態.三相橋式連接變頻器的作用是將三相主電源電壓轉換成為可調幅方波電壓,通過主回路開關取得三相線電壓傳送到6脈沖轉換器整流,然后提供給電容組.方波輸出電壓由轉換橋以需要的輸出頻率產生,輸出電壓的有效值通過調整脈沖寬度實現無級可調.所有的控制信號由微處理器產生,系統產生一個預設頻率,或者自動將輸出頻率調整到諧振頻率.高壓系統根據操作人員的設置自動進行調諧,控制升壓、耐壓時間和關機.還可以通過設備的RS232接口與外部計算機聯接,從而控制整個系統進行自動測量.

       2.2 勵磁變壓器

       勵磁變壓器的作用是將控制單元的輸出變成諧振回路的輸入.其一次線圈和控制單元相連,二次線圈則取決于高壓回路的品質因數的期望值.勵磁變壓器可以做在電抗器的內部,或者做成獨立單元.

       2.3 高壓電抗器

       在諧振頻率下,電抗器與負載將勵磁方波電壓變成理想正弦波.高壓電抗器的參數選擇必須充分考慮到試品功率和頻率范圍.

       2.4 多級組合型電抗器

單級電抗器組合后可以滿足回路的優配置,保證輸出電壓和頻率范圍,每級電抗器的電壓等級可以單獨確定.這種電抗器的優點是組合方便、便于運輸,缺點是運行工況時間短.箱式電抗器是專門為電纜現場試驗設計的,為油浸式,自然冷卻電抗器.可以采用電容式瓷套管輸出,也可以采用電纜終端式回充SF6輸出.輸出的標準電纜成為系統的基本負載,與待測電纜的終端頭相連.

       2.5 電壓測量系統、耦合電容器和基本負載

       電壓測量系統包括一個分壓器和一個峰值電壓表,電壓表安裝在控制柜中,電壓值在操作屏上顯示.分壓器也可以當作耦合電容器和基本負載使用.在多級組合電抗器中,分壓器是獨立單元,而在SF6絕緣和箱型電抗系統中,分壓器已經安裝到電抗器中.

       2.6 試驗參數

       試驗參數主要包括:①試品的等效電容C:這個參數主要依靠經驗的積累,或通過生產廠家獲得;②試驗用電抗器的電感量L:原則是選擇使諧振頻率在30～300Hz;③回路的諧振頻率f:根據f=1/(2πlc)計算;④試驗電流I:根據I=ωCU計算;⑤試驗電壓U:電壓值的大小根據試驗規程具體確定.

       3 變頻諧振系統的應用和優點

       3.1 應用

       變頻諧振系統應用,具體情況如下:①新安變、龍古變、官田變GIS的耐壓試驗;②110kV新安變、七里變、豐城變、洛舍變、西山變、高林變、前村變、塘南變等多座變電所主變的耐壓試驗;③織里變2公里長的10kV電纜耐壓試驗;④塘橋變、長超變35kV電容器電纜耐壓試驗;⑤橫街變主變電纜共計12根一次完成;⑥青山變35kV壓變耐壓.

       3.2 優點

       大量的現場試驗證明,變頻串聯諧振成套試驗裝置能夠很好地滿足現場試驗高壓系統的要求,具有如下優點:

       (1)試驗電源容量較小,減輕了由于電源容量的不足對現場試驗的制約;

       (2)試驗裝置體積小,電抗器采用多級或疊積式結構,便于運輸和現場安裝;

       (3)試驗接線方便,操作簡單,大大縮短了試驗時間;

       (4)安全可靠性高,變頻裝置采用的IGBT及驅動回路輸出波形失真度小,頻率輸出穩定性好;

       (5)具有良好的IGBT、過電流、過電壓以及放電保護功能,能夠保護設備及人身安全.如在耐壓過程中發生擊穿時,由于電路失去諧振條件,電源輸出電流自動減小,試品兩端的電壓驟然下降,不會產生過電壓,放電能量小,因此對試驗裝置和試品不會造成較大危害;