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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜的串聯諧振試驗裝置（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

這套串聯諧振的頻率在30到300直接才能運行，超過300或者低于30都是無效的。

到了這里很多客戶可能直接以0.0033uF為電容值，直接去計算頻率值，這樣是不對的，我們的分壓器中銘牌表示了2500PF的電容值。所以需加上2500PF。這樣還不夠，知道了電容值，還需要知道電感值。這里一節電抗器銘牌表示的電感為60H,電流為1.25A。這樣我們就可以算出頻率值和電流值了。對于被試品電纜一節電抗器就可以完成了。

開始接線-儀器組裝連線

將變頻電源接上380V電源、電源輸出線接上激勵變壓器、按激勵變壓器面板圖紙對激勵變壓器進行接線及切換夾片。用專配的可拖地電壓輸出線接電抗器，電抗器在和分壓器連接，分壓器也有專配的數據線2根，這里只用其中一根線（另根備用，）與變頻電源連接。然后將變頻電源、激勵變壓器、分壓器上的接地端子分別接地。很多客戶會忘激勵變壓器X尾端也要需接地，這里需要特別注意。

最后對現場試驗可以接補償電容，也可以不接，如何接上補償電容在計算頻率時需要加上補償電容值，反之不加。加上補償電容時直接將補償電容并聯在分壓器上，接地端子接地就可以了。補償電容在做主變時需要接，因為主變電容值很小，所以在做主變時會接上補償電容。

儀器與電纜連線

將電抗器與分壓器之間引出一根線直接連接到需試驗電纜相上即可，電纜另外兩相及屏蔽線接地，電纜另端樹丫式分開。注意：在連接電纜前需為電纜做絕緣試驗，確認每相與地及相與相之間絕緣完好。

接線完成后開通電源，開機，對變頻電源進行設置，主要修改2個地方，一個為試驗電壓，一個為耐壓時間。完成設置后第一次試驗為自動試驗，第二次為手動試驗

自動試驗

直接進入自動試驗界面，點擊自動試驗，試驗將動找諧振點，升壓，計時及降壓

手動試驗

可以手動調整頻率找諧振點，用手動升到所需電壓，點擊開始計時，計時完成，點擊降壓停機

在現場講解了2種操作模式（手動和自動），現在試驗已經完畢，大家清楚了嗎？在電阻、電感及電容所組成的串聯電路內，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現純電阻性，這種現象叫串聯諧振。當電路發生串聯諧振時電路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。

在電力系統中，當電壓過高時，可能擊穿絕緣介質，損壞電氣設備;在無線電電路中，則常利用諧振的特點達到有選擇的傳遞信號的目的。電感或電容上產生的電壓到底是電源電壓的多少倍|我們用品質因數Q來表示。

在收音機電路中，品質因數Q值越大，很容易就可以檢測出需要的信號，它的選擇性越好，好的電路。但是在實際中，Q值并不總是越大越好，比如音頻放大，我們所要選擇的頻率不是一個單一的頻率，我們希望放大的是整個聲音頻帶范圍內的信號，也就是通頻帶要寬越好，這樣才能保證信號不出現失真，由于Q與通頻帶寬度存在矛盾，此時一般選擇一個適中的值。

因此串聯諧振又稱電壓諧振。

諧振時電感和電容兩端的等效阻抗為0，相當于短路。

阻抗條件，諧振后虛部相等符號相反。串聯阻抗等于0，并聯阻抗等于無窮大。就是在諧振的時候，串聯電路諧振電流無窮大;并聯電路諧振電壓無窮大(理論值)。

在電阻、電容、電感串聯電路中，出現電源、電壓、電流同相位現象，叫做串聯諧振，其特點是：電路呈純電阻性，電源、電壓和電流同相位，電抗X等于0，阻抗Z等于電阻R，此時電路的阻抗最小，電流最大，在電感和電容上可能產生比電源電壓大很多倍的高電壓，因此串聯諧振也稱電壓諧振。

諧振電壓與原電壓疊加，并聯諧振：在電阻、電容、電感并聯電路中，出現電路端電壓和總電流同相位的現象，叫做并聯諧振，其特點是：并聯諧振是一種完全的補償，電源無需提供無功功率，只提供電阻所需要的有功功率，諧振時，電路的總電流最小，而支路電流往往大于電路中的總電流，因此，并聯諧振也叫電流諧振。

在電阻、電容和電感串聯的電路中，感抗Xl和Xc的作用是直接相減的。如果滿足一定條件，恰好使Xl=Xc，則電路的電抗等于零，電路中的電流和電壓相位相同，沒有無功功率在電阻與電感、電容間交換。電路的這種狀態稱為串聯諧振。

電路諧振條件是Xc=Xl，即ωL=1/ωC，由此可得電路固有諧振條件為f0=1/(2π√LC)。