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中試控股技術研究院魯工為您講解：變頻諧振耐壓儀（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

中試控股將和大家討論串聯諧振的原理，并分析串聯諧振現象的一些特征，探索串聯諧振現象的一些基本規律，以便在應用中能更自如的使用串聯諧振和分析在試驗過程中發生的一些現象。

一、串聯諧振的產生

諧振是由R、L、C元件組成的電路在一定條件下發生的一種特殊現象。首先，我們來分析R、L、C串聯電路發生諧振的條件和諧振時電路的特性。圖1所示R、L、C串聯電路，在正弦電壓U作用下，其復阻抗：

式中電抗X＝XL—Xc是角頻率ω的函數，X隨ω變化的情況如圖2所示。當ω從零開始向∞變化時，X從﹣∞向﹢∞變化，在ω＜ω0時、X＜0，電路為容性；在ω＞ω0時，X＞0，電路為感性；在ω＝ω0時

圖1                                          圖2

此時電路阻抗Z(ω0)＝R為純電阻。電壓和電流同相，我們將電路此時的工作狀態稱為諧振。由于這種諧振發生在R、L、C串聯電路中，所以又稱為串聯諧振。式1就是串聯電路發生諧振的條件。由此式可求得諧振角頻率ω0如下：

由此可知，串聯電路的諧振頻率是由電路自身參數L、C決定的．與外部條件無關，故又稱電路的固有頻率。當電源頻率一定時，可以調節電路參數L或C，使電路固有頻率與電源頻率一致而發生諧振；在電路參數一定時，可以改變電源頻率使之與電路固有頻率一致而發生諧振。

圖1                                          圖2

此時電路阻抗Z(ω0)＝R為純電阻。電壓和電流同相，我們將電路此時的工作狀態稱為諧振。由于這種諧振發生在R、L、C串聯電路中，所以又稱為串聯諧振。式1就是串聯電路發生諧振的條件。由此式可求得諧振角頻率ω0如下：

                ω0=1LC

諧振頻率為

                f0=12πLC

由此可知，串聯電路的諧振頻率是由電路自身參數L、C決定的．與外部條件無關，故又稱電路的固有頻率。當電源頻率一定時，可以調節電路參數L或C，使電路固有頻率與電源頻率一致而發生諧振；在電路參數一定時，可以改變電源頻率使之與電路固有頻率一致而發生諧振。

二、串聯諧振的品質因數

串聯電路諧振時，其電抗X(ω0)＝0，所以電路的復阻抗

Zω0=R 

呈現為一個純電阻，而且阻抗為最小值。諧振時，雖然電抗X＝XL—Xc=0，但感抗與容抗均不為零，只是二者相等。我們稱諧振時的感抗或容抗為串聯諧振電路的特性阻抗，記為ρ，即

ρ=ω0L=1ω0C=1LC|L=LC 

ρ的單位為歐姆，它是一個由電路參數L、C決定的量，與頻率無關。

    工程上常用特性阻抗與電阻的比值來表征諧振電路的性能，并稱此比值為串聯電路的品質因數，用Q表示，即

Q=ρR=ω0LR=1ω0CR=1RLC 

品質因數又稱共振系數，有時簡稱為Q值。它是由電路參數R、L、C共同決定的一個無量綱的量。

三、串聯諧振時的電壓關系

 

即諧振時電感電壓和電容電壓有效值相等，均為外施電壓的Q倍，但電感電壓超前外施電壓90°，電容電壓滯后外施電壓90°，總的電抗電壓為0。在電路Q值較高時，電感電壓和電容電壓的數值都將遠大于外施電壓的值，所以串聯諧振又稱電壓諧振。

常見的試品如變壓器、GIS系統、SF6斷路器、電流互感器、電力電纜、套管等均為容性，系統配備的電抗器為感性，試驗時先通過調節變頻電源的輸出頻率使回路發生串聯諧振，再在回路諧振的條件下調節變頻電源輸出電壓使試品電壓達到試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品上產生較高的試驗電壓。

在實際現場應用中試品上的高壓電壓和低壓電壓遵循以下公式：

U試 = QU激

其中：U試為高壓諧振試驗電壓，Q為系統串聯諧振的品質因數，      U激為激勵變壓器輸出電壓。

 例如：假設系統串聯諧振的品質因數Q為30，激勵變壓器選擇16kV的抽頭，激勵變壓器額定輸入電壓為400V，如果激勵變壓器輸入電壓為100V時，高壓電壓計算步驟如下：

①計算激勵變壓器變比

激勵變壓器變比N=激勵變壓器所選抽頭電壓/輸入額定電壓

即：N=16kV/400V=16000/400=40

②計算激勵變壓器輸出電壓

激勵變壓器輸出電壓=激勵變壓器輸入電壓*激勵變壓器變比

即：U激=100V*40=4kV

③計算高壓諧振試驗電壓

高壓諧振試驗電壓=激勵變壓器輸出電壓*系統品質因數

即：U試=4kV*30=120kV

故系統最終的高壓諧振試驗電壓為120kV。

中試控股詳細講解變頻串聯諧振試驗裝置應用

（一）變頻串聯諧振交流耐壓裝置接線示意圖

中試控股詳細講解變頻串聯諧振試驗接線圖

（二）交聯乙烯電纜的交流耐壓

中試控股詳細講解電纜耐壓試驗接線圖

①變頻電源

②激勵變壓器

③電抗器

④電抗器

⑤分壓器

⑥試品電

 三）變壓器等的交流耐壓試驗

變壓器耐壓試驗接線圖

①變頻電源

②激勵變壓器

③電抗器

④電抗器

⑤分壓器

⑥補償電容(選配)

⑦試品變壓器

（四）發電機等的交流耐壓試驗

發電機耐壓試驗接線圖

①變頻電源

②激勵變壓器

③電抗器

④電抗器

⑤分壓器

⑥補償電容(選配)

⑦試品發電機

 中試控股詳細講解變頻電源詳細使用介紹

4.1設備基本說明

4.1.1電源

| 將380V/220V直接與變頻電源的“輸入”連接。

4.1.2操作面板說明

| 電源開關：負責變頻電源部分的電源供給。

| 高壓指示：變頻電源啟動指示。

| 復位：負載失諧、變頻源過熱以及其它保護動作后的故障復位。

| 急停：發生緊急情況的應急中斷按鍵。

| 分壓器信號：用于接入分壓器低壓臂，最大電壓100V，輸入阻抗10M。

| 接地：用于系統安全接地。

| USB接口:用于接入U盤查詢資料。

| 液晶顯示器：用于系統各參數、波形、菜單等的顯示。

| 輸入：電源接入,三相380V±10%或單相220V±10%（45-64Hz）；當電源為380V時，接A,B,C三相,可做額定負載試驗；當電源為220V時，接A,C二相,只可做1/2負載試驗。

| 輸出：變頻電源輸出至激勵變壓器輸入。

4.1.3接通電源

變頻電源操作箱在通電后合上“電源開關”，液晶屏點亮顯示。

注意：儀器兩側開孔處的風扇在運行則表示儀器內部功率器件正常工作，否則表示儀器內部過熱或上次試驗時沒有復位。此時應該切斷電源，將儀器置于通風處靜置1小時左右，待內部適當降低溫度后再啟動電源。

當設備出現不可恢復性故障時，請不要自行拆卸儀器。

4.2觸摸屏顯示器

變頻電源的控制屏幕為全觸摸屏，只需要在屏幕上要操作的位置輕輕點擊，即可以進行操作。

4.2.1開機后，顯示界面如圖2所示。

| 起始頻率：選擇自動調諧時的啟動頻率，下限頻率為20Hz，上限頻率為250Hz。為了保證掃描準確度“起始頻率”必須比“終止頻率”小50Hz。

| 終止頻率：選擇自動調諧時的結束頻率，下限頻率為70Hz，上限頻率為300Hz。為了保證掃描準確度“終止頻率”必須比“起始頻率”大50Hz。

1.設置“起始頻率”不可高于“終止頻率”-50Hz。

2.當第一次試驗時建議采用20Hz～300Hz進行掃描。

3.當已經知道大概頻率范圍時，可以選定在適當的頻率段掃描，以減少試驗時間。

| 起始電壓：調諧時輸出電壓的初始值。輸入范圍為5-100V。

1.對Q值較低的試品如發電機、電動機、架空母線，初始值設定為20～30V；

2.對Q值較高的試品如電力電纜、變壓器、GIS等，初始值設定為15～20V。

| 第一階段試驗電壓：設置試驗電壓的第一階段值。

| 第一階段試驗時間：設置第一階段試驗電壓的耐壓時間。

| 第二階段試驗電壓：設置試驗電壓的第二階段值。

| 第二階段試驗時間：設置第二階段試驗電壓的耐壓時間。

| 第三階段試驗電壓：設置試驗電壓的第三階段值。

| 第三階段試驗時間：設置第三階段試驗電壓的耐壓時間。