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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜試驗諧振耐壓裝置（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

交流高壓串聯諧振試驗裝置是利用調諧電感與負荷電容使之產生工頻串聯諧振，以獲得工頻試驗電壓的串聯諧振試驗裝置。串聯諧振由隔離變壓器、調頻調壓電源、激勵變壓器、電抗器和電容分壓器組成。被試品的電容與電抗器構成串聯諧振連接方式;分壓器并聯在被試品上，用于測量被試品上的諧振電壓，并作過壓保護信號;調頻功率輸出經激勵變壓器耦合給串聯諧振回路，提供串聯諧振的激勵功率。 變頻串聯諧振試驗裝置不同于一般通用的試驗儀器，最大的特點是同一套設備可以用于不同電氣設備的交流耐壓試驗如交聯電纜、變壓器、GIS、電動機和發電機等，除了本選型目錄給出系列典型常用型號供用戶選擇外，通常需要根據用戶的試品范圍和試驗要求進行配置方案的設計，滿足不同地區、不同用戶、不同試品的試驗要求。 我們已知，在回路頻率f=1/2π√LC時，回路產生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統品質因素，即電壓諧振倍數，一般為幾十到一百以上。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CX上產生較高的試驗電壓。

中試控股研發的變頻串聯諧振試驗裝置是運用串聯諧振原理，利用勵磁變壓器激發串聯諧振回路，調節變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和試品C串聯諧振，諧振電壓即為加到試品上電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業，適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。 串聯諧振耐壓裝置主要由變頻控制器，勵磁變壓器，高壓電抗器，高壓分壓器等組成。變頻控制器又分兩大類，20KW及以上為控制臺式，20KW以下為便攜箱式;它由控制器和濾波器組成。變頻控制器主要作用是把幅值和頻率都固定的380V或200V工頻正弦交流電轉變為幅值和頻率可調的正弦波。并為整套設備提供電源。勵磁變壓器的作用是將變頻電源輸出的電壓升到合適的試驗電壓。高壓電抗器L是諧振回路重要部件，當電源頻率等于1/(2π√LCX)時，它與被試品CX發生串聯諧振。

變頻串聯諧振試驗裝置適用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV聚己烯電力電纜交流耐壓試驗。適用于60KV、220KV，500KVGIS交流耐壓試驗。適用于大型變壓器，發電機組工頻耐壓試驗;電力變壓器感應耐壓試驗;接地電阻測量。因為多年專注于串聯諧振裝置的研發生產，所以中試控股在技術、質量、服務都是變頻串聯諧振裝置的上上選!眾多專業客戶經全國范圍篩選。在電力系統中諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致，當電流流經負載時，與所加的電壓不呈線性關系，就形成非正弦電流，從而產生諧波，而許多用電設備又是感性負載，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。傳統的無功補償與諧波治理方案分別是設置并聯電容器和LC振蕩電路，這些都需要電容器參與工作，而電容器和電網中的諧波又有相互影響，以下分別就并聯諧振和串聯諧振對諧波的影響分別分析：

一.并聯諧振對諧波的影響

并聯諧振主要影響是對諧波電流的放大。

1.并聯電容器對諧波電流放大的原理。在沒有電容設備且不考慮輸電線路的電容時。電力系統的諧波阻抗Zsn由下式表示：

Zsn=Rsn+jXsn=Rmsn+JNXs

式中Rsn——系統的n次諧波電阻;

Xs——n次諧波電抗，Xsn=nXs;Xs——工頻短路電抗。

設并聯電容器的基波電抗為Xc，n次諧波電抗為Xcn，則Xcn=(1/n)Xc。

并聯電容器后，系統的諧波等效電路如圖所示，系統的n次諧波阻抗變為Z’sn。

串聯諧振與并聯諧振對諧波的影響

由上式可見，裝設電容器之后，系統諧波阻抗發生變化。既可為感性也可為容性，并對特定頻率的諧波，并聯電容器可與系統發生并聯諧振，使等效諧波阻抗達到最大值。

電力系統中主要諧波源為電流源，其主要特征是外阻抗變化時電流不變，圖2示出電力系統的簡化電路圖，圖3為其諧波等效電路，圖中，In為諧波源的n次諧波電流，Isn為進入電網的諧波電流，Icn為進入電容器的諧波電流。

串聯諧振與并聯諧振對諧波的影響

在這種情況下，Isn和Icn分別為(并聯電路分流公式)

串聯諧振與并聯諧振對諧波的影響

由上述兩式看到，當Xsn=Xcn時，并聯電容器與系統阻抗發生并聯諧振，Isn，即當諧波源中含有次數為√Xc/Xs，√Xc/Xs的諧波時，將引起諧振，若諧波源中含有次數接近√Xn/Xs的諧波，雖不諧振，但也會導致該次諧波被放大。

二.串聯諧振對諧波的影響

傳統的濾波裝置LC濾波器就是利用串聯諧振設備的原理對諧波進行抑制的，LC濾波器也稱無源濾波器，由濾波電容器、電抗器串聯組合而成，與諧波源并》

除起濾波作用外，還兼顧無功補償的需要，以下以單調諧LC振蕩電路來加以說明。

單調諧濾波器單調諧濾波器是利用串聯L、C諧振原理構成的。諧振次數JIc電路結構及阻抗頻率特性曲線如圖4。

濾波器對n次諧波(Wn=NWs)的阻抗為

串聯諧振與并聯諧振對諧波的影響

式中，下標表示第n次單調諧濾波器

由上式可畫出濾波器阻抗隨頻率變化的關系曲線。

在諧振點處，Zfn=Rfn，因Rfn很小，n次諧波電流主要由Rfn分流，很少流入電網中，而對于其他次數諧波，Zfn>>Rfn，濾波器分流很少，因此，簡單地說，只要將濾波器的諧振次數設定為所需濾除的諧波次數一樣，則該次諧波將大部分流入濾波器，從而起到濾除該次諧波的目的。

總結：無功補償電容與電力系統中的電感構成了局部電感、電容回路，它們的組合可能會產生并聯諧振，會對某次諧波電流起到放大作用，加劇了諧波危害;當它們構成的局部諧波回路的頻率與系統中存在的某次諧波頻率相近時，就會造成危險的過電流和過電壓，這時可給并聯電容器串一定電抗的方法，改變并聯電容器與系統阻抗的諧振點，以避免并聯諧振。