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中試控股技術研究院魯工為您講解：35kV變頻串聯諧振試驗裝置/電科院推薦

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

11kV/300mm2電纜1km交流耐壓試驗，電容量≤0.3755uF，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓28kV，試驗時間5min。
10kV開關等電氣設備的交流耐壓試驗，試驗頻率30-300Hz，試驗電壓不超過42kV，試驗時間1min。

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：ZSBP系列變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小在國內外得到了廣泛應用，

是當前高電壓試驗的新方法和潮流。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。

ZSBP-44kVA/44kV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置主要技術參數
1.額定容量：44kVA
2.額定電壓：22kV；44kV
3.額定電流：2A；1A
4.測量精度：系統有效值1.5級
5.工作頻率：30-300Hz
6.裝置輸出波形：正弦波
7.品質因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)
8.波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%
9.輸入電源：單相220或三相380V電壓，頻率為50Hz
10.工作時間：額定負載下允許連續60min；過壓1.1倍1分鐘
11.溫    升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K
12.保護功能：過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能
13.環境溫度：－20℃-55℃
14.相對濕度：≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米

交流耐壓試驗是電力設備絕緣強度有效和直接的方法，是電力預防性試驗的一項重要內容。 此外，由于交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過試驗后，設備有較大的安全裕度，因此交流耐壓試驗是電力設備安全運行的一種重要手段。一般變頻串聯諧振試驗裝置來進行交流耐壓試驗。  
試驗電壓的確定 
交流耐壓試驗中，關鍵的問題就是正確選擇試驗電壓的數值，一方面要求能保證絕緣水平，另一方面要考慮因試驗電壓過高而引起的絕緣劣化。
一般應考慮以下幾個因素： 
1、在被試品上可能產生過電壓的數值、持續時間及其次數。如被試品遭受較高過電壓的可能性極小，則可不必采用過高的試驗電壓；如被試品（如直接與架空線連接的發電機）可能遭受到較高的過電壓時，則應適當提高試驗電壓的數值。 
2、電氣設備設計時采用的絕緣水平。
3、設備絕緣的狀況。設備在運行中由于各種條件的影響，使絕緣逐步劣化，絕緣性能下降，故在確定試驗電壓時，應考慮到絕緣損傷的程度和運行年限。例如，運行中設備的試驗電壓應為出廠時的75%~90%。
被試品是否被穿可按下述各種情況進行判斷： 
1、根據試驗時接入的表計進行分析，一般情況下，若電流表突然上升，則表明被試品擊穿（過流繼電器動作，自動跳閘）。但當被試品的容抗XC  與試驗變壓器的漏抗 XL之比不大于2時，雖然被試品擊穿，電流表指示也不會發生明顯的變化，有時還可能出現電流表指示反而下降的情況。 
若出現這種情況，應根據在高壓側的測量電壓裝置高壓側的電壓，被試品若擊穿，其電壓表只是要突然下降，而在低壓側測量的電壓表也要下降，但有時很不明顯。 
2、根據試驗控制回路的狀況進行分析。若過流繼電器整定值適當，則被試品擊穿時過流繼電器動作，電磁開關即跳閘。若整定值過小，可以在升壓過程中因被試品的電容電流過大而使過流繼電器動作而跳閘。 
3、根據被試品狀況進行分析。試驗過程中，如被試品發出響聲、斷續放電響聲、冒煙、產生氣體、有焦臭味、及燃燒等都是不能容許的，應查明原因。如查明這種情況來自被試品絕緣部分，則可以認為被試品存在問題或已確實被。 
什么是串聯諧振？ 
由于電力預防試驗大多是對于大容量和高電壓的電氣設備，建議采用工頻耐壓進行絕緣性能的檢測，也就是剔除了采用直流高壓發生器對于電氣設備絕緣性能檢測的使用要求，雖兩者都屬于破壞性試驗，但經過長期的研究，采用工頻耐壓的方式相對于直流耐壓穩定性，安全性要好，由于電氣設備的容量大，電壓高，往往像油浸式試驗變壓器一類的工頻耐壓設備無法滿足測試要求，在國內，為了達到這一目的，基本通過變頻串聯諧振來實現測量。 
變頻串聯諧振，“變頻”在串聯諧振電路中，通過調整可變的頻率范圍產生諧振條件，“串聯”是指在整個電路中的鏈接方式，串聯時，電壓相加，電流不變，“諧振”是指的諧振電路，組合起來就是我們常說的串聯諧振試驗裝置。
串聯諧振試驗前有什么條件？ 
試驗前條件分析 
當我們拿到試驗之后，我們要分析試驗的主體是什么，比如：電力電纜、變壓器、GIS組合器還是母線等等，針對不同的內容所施加的電壓不一樣，像同樣是變壓器，中性點接地和不接地的電壓等級就不同，而且接線也不同，電壓和容量直接影響串聯諧振試驗裝置的配置方案，所說的配置方案也就是連接方式，串聯方式、怎么串聯以及串聯幾個等等。 
要想達到串聯諧振的條件是當容抗等于感抗時，即可產生諧振的條件。 
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。 

變頻串聯諧振采用的是諧振原理，在系統回路中產生一定頻率的電壓與回路中的電容，電抗產生諧振，其電容（試品）兩端產生諧振電壓后，再進行升壓，使電容兩端的電壓達到試驗電壓。

RLC串聯電路如圖所示，改變電路參數L、C或電源頻率時，都可能使電路發生諧振。

該電路的阻抗是電源角頻率ω的函數：Z=R+j(ωL-1/ωC) 

串聯諧振實驗特性

1.電路處于諧振狀態時的特性。

（1）、回路阻抗Z0=R,| Z0|為最小值，整個回路相當于一個純電阻電路。

（2）、回路電流I0的數值最大，I0=US/R。

（3）、電阻上的電壓UR的數值最大，UR =US。

（4）、電感上的電壓UL與電容上的電壓UC數值相等，相位相差180°，UL=UC=QUS。 

2.電路的品質因數Q

電路發生諧振時，電感上的電壓（或電容上的電壓）與激勵電壓之比稱為電路的品質因數Q，即：

3.諧振曲線。

電路中電壓與電流隨頻率變化的特性稱頻率特性，它們隨頻率變化的曲線稱頻率特性曲線，也稱諧振曲線。 在US、R、L、C固定的條件下，有

    改變電源角頻率ω，可得到響應電壓隨電源角頻率ω變化的諧振曲線，回路電流與電阻電壓成正比。從圖中可以看到，UR的最大值在諧振角頻率ω0處，此時，UL=UC=QUS。UC的最大值在ω<ω0處，UL的最大值在ω>ω0處。

圖表示經過歸一化處理后不同Q值時的電流頻率特性曲線。從圖中（Q1<Q2<Q3）可以看出：Q值越大，曲線尖銳度越強，其選擇性就越好。

串聯諧振實驗結論

從Multisim 仿真軟件進行RLC串聯諧振電路實驗的結果來看， RLC串聯諧振電路在發生諧振時，電感上的電壓UL與電容上的電壓UC 大小相等，相位相反。這時電路處于純電阻狀態，且阻抗最小，激勵電源的電壓與回路的響應電壓同相位。諧振頻率f0與回路中的電感L和電容C有關，與電阻R和激勵電源無關。品質因數Q值反映了曲線的尖銳程度，電阻R 的阻值直接影響Q 值。在電阻、電感串聯電路中，出現電壓、電流同相位現象，叫做串聯諧振（也稱為變頻諧振）。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。 在電力工程上，由于串聯諧振會出現過電壓、大電流，以致損壞電氣設備，所以要避免串聯諧振。

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，并聯諧振電路總阻抗大，因而電路總電流變得小，但對每一支路而言，其電流都可能比總電流大得多，因此并聯諧振又稱電流諧振， 并聯諧振不會產生危及設備安全的諧振過電壓，但每一支路會產生過電流。超低頻高壓發生器和串聯諧振有什么區別：

電力工作者如果想給電纜做耐壓試驗，可以用到串聯諧振和超低頻高壓發生器，串聯諧振具有升壓快，電壓等級高等優點，但是體積大，重量重，而超低頻高壓發生器則體積小重量輕，但是電壓等級相對來說比較低，各有優劣，本文就來給大家簡單介紹。

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超低頻高壓發生器結合了現代中國數字變頻先進科學技術，采用微機控制，升壓、降壓、測量、保護我們完全實現自動化，并且在自動升壓過程中能進行人工干預。由于全電子化，所以具有體積小重量輕、大屏幕液晶顯示，清晰直觀、且能顯示輸出波形、打印機輸出試驗研究報告。設計能力指標不能完全沒有符合《電力電子設備專用測試分析儀器通用網絡技術發展條件，第4部分：超低頻高壓發生器通用計算機技術經濟條件》電力工程行業相關標準，使用情況十分簡單方便。現在很多國內外均采用機械式的辦法就是進行調制和解調產生超低頻信號，所以對于存在正弦波波形不標準，測量結果誤差大，高壓部分有火花放電，設備笨重，而且正弦波的二，四象限還需要大功率高壓電阻進行放電整形，所以教學設備的整體功耗較大。本產品均能克服自己這樣學生一些問題不足之處。