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中試控股技術研究院魯工為您講解：220kV電力變壓器串聯諧振耐壓試驗裝置/電科院推薦

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

11kV/300mm2電纜1km交流耐壓試驗，電容量≤0.3755uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓28kV，試驗時間5min。
10kV開關等電氣設備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過42kV，試驗時間1min。

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：ZSBP系列變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小在國內外得到了廣泛應用，

是當前高電壓試驗的新方法和潮流。不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓前斷開電源，

這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且不會出現任何恢復過電壓。

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置主要技術參數
1.額定容量：44kVA
2.額定電壓：22kV；44kV
3.額定電流：2A；1A
4.測量精度：系統有效值1.5級
5.工作頻率：30-300Hz
6.裝置輸出波形：正弦波
7.品質因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)
8.波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%
9.輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz
10.工作時間：額定負載下允許連續60min；過壓1.1倍1分鐘
11.溫    升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K
12.保護功能：過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能
13.環境溫度：－20℃-55℃
14.相對濕度：≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米

交流耐壓試驗是電力設備絕緣強度有效和直接的方法，是電力預防性試驗的一項重要內容。 此外，由于交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過試驗后，設備有較大的安全裕度，因此交流耐壓試驗是電力設備安全運行的一種重要手段。一般變頻串聯諧振試驗裝置來進行交流耐壓試驗。  
試驗電壓的確定 
交流耐壓試驗中，關鍵的問題就是正確選擇試驗電壓的數值，一方面要求能保證絕緣水平，另一方面要考慮因試驗電壓過高而引起的絕緣劣化。
一般應考慮以下幾個因素： 
1、在被試品上可能產生過電壓的數值、持續時間及其次數。如被試品遭受較高過電壓的可能性極小，則可不必采用過高的試驗電壓；如被試品（如直接與架空線連接的發電機）可能遭受到較高的過電壓時，則應適當提高試驗電壓的數值。 
2、電氣設備設計時采用的絕緣水平。
3、設備絕緣的狀況。設備在運行中由于各種條件的影響，使絕緣逐步劣化，絕緣性能下降，故在確定試驗電壓時，應考慮到絕緣損傷的程度和運行年限。例如，運行中設備的試驗電壓應為出廠時的75%~90%。
被試品是否被穿可按下述各種情況進行判斷： 
1、根據試驗時接入的表計進行分析，一般情況下，若電流表突然上升，則表明被試品擊穿（過流繼電器動作，自動跳閘）。但當被試品的容抗XC  與試驗變壓器的漏抗 XL之比不大于2時，雖然被試品擊穿，電流表指示也不會發生明顯的變化，有時還可能出現電流表指示反而下降的情況。 
若出現這種情況，應根據在高壓側的測量電壓裝置高壓側的電壓，被試品若擊穿，其電壓表只是要突然下降，而在低壓側測量的電壓表也要下降，但有時很不明顯。 
2、根據試驗控制回路的狀況進行分析。若過流繼電器整定值適當，則被試品擊穿時過流繼電器動作，電磁開關即跳閘。若整定值過小，可以在升壓過程中因被試品的電容電流過大而使過流繼電器動作而跳閘。 
3、根據被試品狀況進行分析。試驗過程中，如被試品發出響聲、斷續放電響聲、冒煙、產生氣體、有焦臭味、及燃燒等都是不能容許的，應查明原因。如查明這種情況來自被試品絕緣部分，則可以認為被試品存在問題或已確實被。 
什么是串聯諧振？ 
由于電力預防試驗大多是對于大容量和高電壓的電氣設備，建議采用工頻耐壓進行絕緣性能的檢測，也就是剔除了采用直流高壓發生器對于電氣設備絕緣性能檢測的使用要求，雖兩者都屬于破壞性試驗，但經過長期的研究，采用工頻耐壓的方式相對于直流耐壓穩定性，安全性要好，由于電氣設備的容量大，電壓高，往往像油浸式試驗變壓器一類的工頻耐壓設備無法滿足測試要求，在國內，為了達到這一目的，基本通過變頻串聯諧振來實現測量。 
變頻串聯諧振，“變頻”在串聯諧振電路中，通過調整可變的頻率范圍產生諧振條件，“串聯”是指在整個電路中的鏈接方式，串聯時，電壓相加，電流不變，“諧振”是指的諧振電路，組合起來就是我們常說的串聯諧振試驗裝置。
串聯諧振試驗前有什么條件？ 
試驗前條件分析 
當我們拿到試驗之后，我們要分析試驗的主體是什么，比如：電力電纜、變壓器、GIS組合器還是母線等等，針對不同的內容所施加的電壓不一樣，像同樣是變壓器，中性點接地和不接地的電壓等級就不同，而且接線也不同，電壓和容量直接影響串聯諧振試驗裝置的配置方案，所說的配置方案也就是連接方式，串聯方式、怎么串聯以及串聯幾個等等。 
要想達到串聯諧振的條件是當容抗等于感抗時，即可產生諧振的條件。 
串聯諧振試驗中控制逆變器的方法有調幅控制和脈沖調頻控制兩種。脈沖頻率調制方法實現起來比較簡單，可以在下面兩種情況下使用。 
1 )如果負載對工作頻率范圍沒有嚴格限制,這時頻率必須跟蹤,但相位差可以存在而不處于諧振工作狀態。 
2 )如果負載的Q值較高,或者功率調節范圍不是很大,則較小的頻率偏差就可以達到調功的要求。 

變頻串聯諧振采用的是諧振原理，在系統回路中產生一定頻率的電壓與回路中的電容，電抗產生諧振，其電容（試品）兩端產生諧振電壓后，再進行升壓，使電容兩端的電壓達到試驗電壓。

通過串聯諧振，電路的總電阻最小，而電路中的電流達到最大值。在電流諧振時，電路的總電導率最小（最大電阻），電路中的電流達到最小值。

電路中電流幅度與頻率的關系圖（頻率響應的幅度-頻率特性）稱為諧振曲線。對于串行和并行電路，這種依賴性是相反的。

諧振曲線的形狀表明該電路具有選擇性，即具有突出特定頻率電流的能力。電路的品質因數越高，諧振曲線越清晰。

諧振電路的一個重要參數是通帶。在此頻率范圍內，電流（對于并聯電路）或電壓（對于串聯電路）降低3倍（3 dB）。實際上，要確定任何電路的帶寬，請使用圖中所示的頻率響應，其中縱坐標顯示的是串聯諧振電路在諧振I / I 0時電流與最大電流的比值，或并聯諧振電路的I 0 / I 在諧振時的電流比或系數比傳輸K / K 0 ; 橫軸表示頻率失諧。

串聯諧振電路，設電感L，品質因數為Q，電感線圈的直流電阻為R；電容為C，品質因數為tZS。如何計算諧振頻率點下的最大交流電壓峰值？請給出計算公式，謝謝。

設輸入諧振頻率下的電壓峰值為U，

對于串聯電路電容的品質因數如何考慮進去呢？

如果同時考慮電感、電容的品質因數，諧振峰值電壓如何算呢？

諧振電壓會不會飽和？諧振峰值一定和輸入電壓成Q倍的線性關系嗎？如Q=28，輸入1000伏，一定會得到28000伏的諧振峰值嗎？如果飽和，和什么因素有關呢？

諧振電路都有一bai個特點,容抗等于du感抗,電路呈阻性

那么就有ωzhiL=1/ωC

因為LC都是有知條件,那么可以把dao諧振的頻率點算出來

品質因數Q=ωL/R,所謂品質因數如果為28,那么并聯的諧振電路就是電流減少了28倍;如果是串聯的諧振電路,那么就是電壓增加了28倍.

那么現在串聯諧振點下的電壓為施加的電壓乘以品質因數

如果已知條件告訴你的施加電壓為峰值,那么就直接相乘;如果已知條件告訴你的施加電壓為有效值,那么還需要將算出來的電壓再乘以1.414得出峰值

補充回答：

你想想看，因為有個前提條件ωL=1/ωC

品質因數Q=ωL/R，我考慮了電感，那么電容不是也考慮進去了嗎？

首先你要清楚串聯諧振實際應用中會用到哪些設備：

要諧振，當然要滿足ωL=1/ωC，這其中我們可以改變三個參數來實現諧振，電容C 電感L 和頻率ω ，那么現實應用中被試品是電容，電容的大小是固定的，我們可以通過串并聯電容改變電容的大小，但很麻煩；那么我們可以改變電感L，以前也使用過可調電感，但實際應用很不方便，體積也比較龐大，所以后來使用最多的也就是改變頻率，也就是調頻電源。

諧振回路中首先將電源接至可調電源，由可調電源輸入電壓到勵磁變壓器的二次端，由勵磁變壓器變壓到一次高壓再串聯電感，將電感的另一頭接到被試品上。這里品質因數Q增大電壓的倍數指的是實際加到被試品上的電壓也就是電感另一頭的電壓除以勵磁變的高壓側電壓。

諧振變壓器當然也會飽和，勵磁變就是一個變壓器，只要是個變壓器它就存在鐵芯飽和問題，我們實際應用中要計算一下這個變壓器的額定電流，看看會不會超過實際容量。如果超過了電感或者勵磁變的額定電流就不光是飽和的問題了，就存在損壞試驗設備的問題了。

這個時候電流就超過了試驗設備的額定電流，這個時候我們可以算一下，再串聯一個同樣的電感，電感變為1000H，諧振頻率變為64.55HZ，一次電流就變為1.69A就可以了。

我們實際應用中如果電流肯定大于2A，那么一般我們可以這樣做，再并聯一個電抗器，這個時候電抗器就可以承受4A，當然電感也變小一倍，再將勵磁變的一次電流改為4A的。（勵磁變的一次電流是可以通過串并聯繞組改變的）這個時候如果諧振頻率不能達到你的要求，可以并聯電容等等方法來實現。