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中試控股技術研究院魯工為您講解：電纜預防性調試裝置（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

目前鋼管加熱用的中頻電源，一般采用最小功率為 500 kW，中試控股而在鋼管防腐領域中用量最多的是1 000 kW 中頻電源。隨著我國西氣東輸四線、五線的陸續開工，直徑 1 422 mm 甚至更大規格鋼管的使用，中頻電源的單機功率將在 1 500 kW 以上。如果采用串聯諧振中頻電源作為鋼管加熱設備，不僅可給企業帶來巨大經濟效益，而且可為我國節能減排做出貢獻。變頻串聯諧振適合各種大型電力變壓器、電力電纜、汽輪及水輪發電機及其它容性設備的交流耐壓試驗都必須嚴格按試驗規程定期進行。在工頻條件下，由于被試品電容量較大，或者試驗電壓要求較高，對試驗裝置的電源容量相應的也有較高的要求，傳統的工回頻耐壓裝置往往單件體積大，重量重，不便于現場搬運，而且不便于任意組合，靈活性較差。

1、穩定性、可靠性高。ZSXZB串聯諧振試驗裝置系統采用進口功率元件作為功率變換的核心，中試控股電壓輸出和頻率輸出穩定，電磁兼容設計合理，保護功能完善，經過多次高壓直接對地短路的測試，系統仍然保持完好，同時系統也有很強的過載能力。

2、自動調諧功能強大。ZSXZB串聯諧振試驗裝置系統自動調諧時，從30Hz到300Hz自動掃頻，顯示掃頻曲線，用戶能直觀地看到系統調諧過程；掃頻完成后，系統根據掃頻初步找到的諧振頻點，在其±5Hz范圍內以0.01Hz為分辨率進行頻率細掃，最后精確鎖定諧振頻率。

3、支持多種試驗模式。ZSXZB串聯諧振試驗裝置系統支持"自動調諧＋手動調壓"，"自動調諧＋自動調壓"，"手動調諧＋手動調壓"等試驗模式，推薦使用"自動調諧＋手動調壓"模式，既能快速找到諧振點，又能通過手動調壓控制試驗過程，安全性更高。

4、ZS串聯諧振試驗裝置系統人機交互界面友好。試驗參數設置、試驗控制、試驗結果等同屏顯示，直觀清晰，并具有自動計時及操作提示功能。全觸摸屏操作及顯示，具備試驗數據保存和查詢功能。

5、保護功能完善。ZSXZB串聯諧振試驗裝置系統具備零位保護(電壓輸出控制旋鈕不在零位時，禁止系統啟動)，中試控股過壓保護，過流保護，閃絡保護等功能，保證了系統的可靠性。

在電力設備運行過程中，在溫度、電場和機械振動的作用下，絕緣材料在長時間的溫度、電場和機械振動作用下逐漸退化，包括整體劣化和局部劣化，產生缺陷。例如，中試控股由于局部電場集中或局部絕緣薄弱，存在局部缺陷。多種預防性試驗方法，都能發現一些缺陷，反映絕緣材料狀況，但其試驗方法的試驗電壓，往往低于電力設備的工作電壓，不足以保證安全運行。直流耐壓試驗雖然具有較高的試驗電壓，但也存在一些絕緣缺陷，但由于電力設備的絕緣主要由電介質組成，在直流電壓的作用下，其電壓是按電阻分布的，因此交流電源的薄弱環節是交流電場下的設備不一定要用直流電進行測試。例如，在直流條件下，發電機的槽形缺陷不易發現。交流耐壓試驗符合電力設備在運行中的電氣條件，交流耐壓試驗的電壓一般高于操作電壓。因此，經過測試，該設備具有較大的安全性，因此這種測試已成為保證安全運行的重要手段。中試控股

然而，由于串聯諧振試驗中的試驗電壓遠高于運行中的試驗電壓，過大的電壓會增加介質損耗、發熱和放電，中試控股加速絕緣缺陷的發展。因此，在某種意義上，串聯共振試驗是一種破壞性試驗。

在串聯諧振試驗之前，必須事先進行各種無損檢測，中試控股如絕緣電阻、吸收比、介損因數、直流漏電流等，并對試驗結果進行綜合分析，以確定設備是濕的還是有缺陷的。如果發現存在問題，必須提前處理。為了避免絕緣擊穿的發生，擴大絕緣缺陷，延長維護時間，增加測試過程中的維護工作量，必須消除缺陷后才能進行串聯諧振試驗。1.RLC諧振

由RLC組成的電路在周期性交變電源的激勵下，將產生受追形式的的交流振蕩，其振蕩幅度隨交變電源頻率的改變而變化，當電源頻率滿足一定條件時，回路的振蕩幅度達到最大值，即回路發生諧振。

2.測RLC諧振頻率

通過逐點改變加在(直接或間接)RLC諧振回路上信號頻率來找到最大輸出時的頻率點，并把這一頻點定義為RLC諧振頻率。

3.RLC串聯電路如圖5.1所示：

在圖5.1所示的R、L、C串聯電路中，中試控股當正弦交流信號源的頻率f改變時，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。取電阻R上的電壓U0作為響應，當輸入電壓U維持不變中試控股時，在不同信號頻率的激勵下，測出U0之值，然后以f為橫坐標，以U0/U為縱坐標，繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性，亦稱諧振曲線，如圖5.2所示。

RLC串聯電路

圖中所加交流電壓U(有效值)的角頻率為w ，則電路的的復阻抗為：

電感電容諧振頻率計算

復阻抗的模為：

電感電容諧振頻率計算

復阻抗的幅角:

電感電容諧振頻率計算

即該電路電流滯后于總電壓的位差值,回路中的電流I(有效值)為：

電感電容諧振頻率計算

實驗分析

1.選取的頻率組數據不夠多，電壓最大值時的頻率數據不夠精確。

2.電壓不穩定，使結果有誤差。

3.圖中得出的數據不夠精確，使結果有誤差。

4.連接電容沒接好導致的誤差。

5.儀器本身存在的誤差。

6.操作時間過長，時電阻 ，電容，電感的溫度上身導致的誤差。

7.操作的次數少，數據少引起的誤差。