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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜試驗諧振檢測儀（電科院）

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

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。 
脈沖頻率調制方法的主要缺點是工作頻率在功率調節過程中不斷變化,導致集膚深度也隨之而改變,在某些應用場合如表面淬火等，集膚深度的變化對熱處理效果會產生較大的影響,這在要求嚴格的應用場合中是不允許的。 
變頻串聯諧振試驗裝置是用于鑒定電氣設備絕緣強度，它對于判斷電氣設備能否投入運行具有決定性的意義，也是用來保證設備絕緣水平,避免發生絕緣事故的重要手段。因為變頻串聯諧振試驗裝置能充分反映電氣設備在交流電壓下運行的實際情況，能真實有效的發現絕緣缺陷。 

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

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。
該裝置主要針110kV及以下電纜等所有電氣主設備的交流耐壓試驗設計制造。電抗器采用多只分開設計，既可滿足高電壓、小電流的設備試驗條件要求，又能滿足象6kV電纜這樣的低電壓的交流耐壓試驗要求，具有較寬的適用范圍，是地、市、縣級高壓試驗部門及電力安裝、修試工程單位理想的耐壓設備。
該裝置主要由變頻電源、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器組成。
我公司調頻諧振裝置主要功能及其技術特點：
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。
整個裝置單件重量很輕，最大不超過60kg，便于現場使用。
裝置具有多種工作模式，方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。
工作模式為：全自動模式、半自動模式、手動模式、
能存儲，存入的數據編號是數字，方便的幫助用戶識別和查找。
裝置自動掃頻時頻率起點可以在規定范圍內任意設定，同時液晶大屏幕顯示測頻和試驗頻率一致，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。
采用了ARM平臺技術，可以方便的根據用戶需要增減功能和升級，也使得人機交換界面更為人性化。
技術特點歸納：先進的數字、功率技術；功率器件全部采用的德國英飛凌，日本富士的IGBT智能模塊，芯片采用英特爾的原裝器件等

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

當變頻電源通過頻率和電壓的調節，使試驗回路達到諧振狀態即f=1/(LC

此時試品Cx上的試驗電壓為電源電壓的Q倍，中試控股品質因素Q一般大于30。 因此可以看出：

【1】 試驗電源容量可降低到試品所需容量的1/Q倍，即品質因素Q越高，所需試驗電源容量越小。

【2】 當試品擊穿時,諧振回路失去諧振條件,高壓電路和低壓電路的電流會快速減小，對試品破壞小。

【3】 由于諧振電抗器L和試品Cx形成高壓諧振回路是一個良好的濾波電路，故試品Cx上的電壓波形為良好的正弦波。

目的及要求：

（1）設計電路（包括參數的選擇）

（2）不斷改變函數信號發生器的頻率，測量三個元件兩端的電壓，以驗證幅頻特性

（3）不斷改變函數信號發生器的頻率，利用示波器觀察端口電壓與電流相位,以驗證發生諧振時的頻率與電路參數的關系

（4）用波特圖示儀觀察幅頻特性

（5）得出結論進行分析并寫出仿真體會。

二階動態電路的響應（RLC串聯）

可用二階微分方程描述的電路成為二階電路。此電路在輸入為零值時的響應稱為零輸入相應，在零值初始條件下的響應稱為零狀態響應。

在電路參數不變的情況下，可調整信號源的頻率使電路產生串聯諧振；在信號源頻率不變的情況下，改變L或C使電路產生串聯諧振是。電路的頻率特性，電路的電流與外加電壓角頻率的關系稱為電流的幅頻特性。

串聯諧振電路總阻抗Z=R，其值最小，如電源電壓不變，回路電流I=U/R，其值最大；改變信號源的頻率時，可得出電流與頻率的關系曲線；

三.設計原理：

 一個優質電容器可以認為是無損耗的（即不計其漏電阻），而一個實際線圈通常具有不可忽略的電阻。把頻率可變的正弦交流電壓加至電容器和線圈相串聯的電路上。

 若R、L、C和U的大小不變，阻抗角和電流將隨著信號電壓頻率的改變而改變，這種關系稱之為頻率特性。當信號頻率為

f=f0

現象，且電路具有以下特性：

（1）電路呈純電阻性，所以電路阻抗具有最小值。

（2）I=I。=U/R

 即電路中的電流最大，因而電路消耗的功率最大。同時線圈磁場和電容電時，即出現諧振廠之間具有最大的能量互換。工程上把諧振時線圈的感抗壓降與電源電壓之比稱之為線圈的品質因數Q。

四.RLC串聯諧振電路的設計電路圖：

 自選元器件及設定參數，通過仿真軟件觀察并確定RLC串聯諧振的頻率，通過改變信號發生器的頻率，當電阻上的電壓達到最大值時的頻率就是諧振頻率。設計RLC串聯電路圖如下圖：

RLC串聯諧振電路

中試控股 編輯

 根據諧振條件公式。其中，可以得出，當該電路發生諧振時，頻率f0|70KHz。RLC串聯電路諧振時，電路的阻抗最小，電流最大；電源電壓與電流同相；諧振時電感兩端電壓與電容兩端電壓大小相等，相位相反。

五.用調節頻率法測量RLC串聯諧振電路的諧振頻率f0

 在用Multisim仿真軟件連接的RLC串聯諧振電路，電容選用C1=2.2nF,電感選用L1=1mH,電阻選用R1=510Ω。電源電壓us處接低頻正弦函數信號發生器，電阻電壓uR處接交流毫伏表。

 保持低頻正弦函數信號發生器輸出電壓us不變，改變信號發生器的頻率（由小逐漸變大），觀察交流毫伏表的電壓值。當電阻電壓uR的讀數達到最大值（即電流達到最大值）時所對應的頻率值即為諧振頻率。將此時的諧振頻率記錄下來。