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中試控股技術研究院魯工為您講解：直流耐壓試驗裝置

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。

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

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

裝置主要組成

1、變頻電源  ZSBP-4kW

2、激勵變壓器       ZSJL-3kVA

3、高壓電抗器       ZSDK-22kVA/22kV

4、電容分壓器       ZSFY-3000pF/50kV

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。

主要功能及特征

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。

特點：

1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要整定，試品閃絡時閃絡保護動作并能記下閃絡電壓值，以供試驗分析。

2、整個裝置單件重量很輕，便于現場使用。

3、裝置具有三種工作模式：全自動模式、手動模式、自動調諧手動升壓模式；方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。

4、能存儲和異地打印數據，存入的數據編號是數字，方便識別和查找。

5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規定范圍內任意設定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。

6、ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置采用DSP平臺技術，可根據用戶需要增減功能和升級，人機交換界面更為人性化。

7、所需電源容量大大減小。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產生高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，因此試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。

8、設備的重量和體積大大減少。串聯諧振裝置中，省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，中試控股使得系統重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10-1/30。

9、有效改善輸出電壓波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

10、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯諧振狀態，當試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q，而用并聯諧振或者試驗變壓器做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數百倍。串聯諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

11、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。

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）。

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。

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。