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中試控股技術(shù)研究院魯工為您講解：交流耐壓試驗裝置

ZSBP-600KVA/400KV變頻串聯(lián)諧振技術(shù)標準配置

110KV電纜,S=300mm2 500m

220KV電纜,S=500mm2 300m

110KV.220KV開關(guān)，變壓器.刀閘試驗。

110KV.220KV開關(guān)、主變，GIS試驗。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯(lián)諧振技術(shù)標準配置：ZSBP系列變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調(diào)節(jié)電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現(xiàn)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(shè)備重量輕體積小在國內(nèi)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(xiàn)任何恢復過電壓。試品發(fā)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(luò)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(xiàn)任何恢復過電壓。

ZSBP-600KVA/400KV變頻串聯(lián)諧振技術(shù)標準配置

1.變頻串聯(lián)諧振試驗裝置以調(diào)整輸出頻率激發(fā)串聯(lián)諧振.

2.變頻串聯(lián)諧振耐壓成套裝置包括以下基本部件：

變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器、電容分壓器及附件等。

中試控股以下環(huán)境條件下能夠不影響正常試驗：

溫度范圍：—10～45℃

海拔高度：≤2000m 相對溫度：≤90%

3.3系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如下：

a、輸出電壓波形：正弦波，波形畸變率≤0.5%

b、輸出分辨率：0.1HZ

c、輸出頻率范圍：30～300 HZ

d、額定負載下連續(xù)運行時間：30min,且各部件溫升≤35K

e、品質(zhì)因數(shù)：30～300

f、不穩(wěn)定度：0.01%

g、系統(tǒng)測量精度：1.0級

h、輸入工作電源：380V、50HZ

i、系統(tǒng)噪聲：≤60分貝

3.4系數(shù)使用功能：

a、具備手動試驗/自動調(diào)諧/自動試驗三種模式，并可任意切換。

b、具備大屏幕顯示，可指示：輸出電壓(有效值)及輸出頻率等。

c、具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數(shù)設(shè)置功能。

d、具備過壓、過流保護功能，并可任意整定設(shè)置。

e、具備放電保護功能，在高壓發(fā)生閃絡(luò)時，可自動降電源，同時可以提示“電保護”及相關(guān)信息。

f、具備掉電保護功能。

g、具備過熱保護功能。

h、具備零值保護功能，系統(tǒng)和變頻電源只能零啟動、零退出。

i、具備各種數(shù)據(jù)打印功能。

j、具備系統(tǒng)故障自診斷功能。

三、本裝置特點：

1、主機保護功能齊全，有過流、過壓、閃絡(luò)、過熱、零值升壓、掉電保護等功能，出廠前經(jīng)滿負載試驗合格。

2、勵磁變壓器箱為雙層鋁塑結(jié)構(gòu)，美觀輕巧。高壓側(cè)圈為三組線圈，且線圈有原件過壓保護。

3、電抗器可任意組合串聯(lián)或并聯(lián)。

串聯(lián)諧振在電力系統(tǒng)中應用的優(yōu)點：

1、所需電源容量大大減小。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產(chǎn)生高電壓和大電流的，在整個系統(tǒng)中，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。

2、設(shè)備的重量和體積大大減少。串聯(lián)諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統(tǒng)重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10。

3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

4、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而并聯(lián)諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數(shù)百倍。所以，串聯(lián)諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

5、不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。試品發(fā)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(luò)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(xiàn)任何恢復過電壓。

二、我公司調(diào)頻諧振裝置主要功能及其技術(shù)特點：

1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)失諧（閃絡(luò)）等保護功能，過壓過流保護值可以根據(jù)用戶需要整定，試品閃絡(luò)時閃絡(luò)保護動作并能記下閃絡(luò)電壓值，以供試驗分析。

2、整個裝置單件重量很輕，便于現(xiàn)場使用。

3、裝置具有三種工作模式，方便用戶根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇，提高試驗速度。

工作模式為：全自動模式、手動模式、自動調(diào)諧手動升壓模式.

4、能存儲和異地打印數(shù)據(jù)，存入的數(shù)據(jù)編號是數(shù)字，方便的幫助用戶識別和查找。

5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規(guī)定范圍內(nèi)任意設(shè)定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。

6、采用了DSP平臺技術(shù)，可以方便的根據(jù)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。

簡易讀懂：變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置可以做什么?

變頻串聯(lián)諧振成套耐壓試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗，主要針對電力電纜、變壓器、斷路器/開關(guān)、開關(guān)柜、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關(guān)、輸電線路、發(fā)電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質(zhì)、變電站系統(tǒng)的交流耐壓試驗，對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗。

變頻串聯(lián)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

采用了調(diào)節(jié)電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現(xiàn)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(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應用。

采用了專用的SPWM數(shù)字式波形發(fā)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(diào)制方式，確保在整個頻率區(qū)間內(nèi)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(wěn)定和安全。

如何選擇合適的變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置？

為了選對規(guī)格，請?zhí)峁┮韵录夹g(shù)參數(shù)

1、電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質(zhì)（中性點耐壓或全絕緣耐壓）單相對地電容量；

2、電力電纜：電壓等級，大長度，截面積；

3、發(fā)電機、電動機：電壓等級（出口電壓或稱工作電壓），試驗電壓（耐壓值）單相對地電容量范圍（如0.2-0.55uF等）；

4、開關(guān)、絕緣子、PT、CT、絕緣工器具、母線：電壓等級（或稱工作電壓）；試驗電壓（耐壓值）；

5、CVT效驗：電壓等級或稱工作電壓，試驗電壓（耐壓值）電容量范圍（如0.005-0.02uF）。

串諧計算

為了用戶更好更快的完成試驗，多用計算公式可以節(jié)約時間和少帶設(shè)備

注意事項及常見問題

1、高壓試驗請注意安全，嚴格按照高壓試驗的規(guī)范來操作。檢查/修改試驗接線時，請先關(guān)閉本系統(tǒng)，并切斷電源。

2、串聯(lián)諧振系統(tǒng)支持的最高電壓為800Kv，實際能夠升到的高壓由激勵變壓器決定，請根據(jù)試驗電壓調(diào)換合適的激勵變壓器。

3、如果開機后發(fā)現(xiàn)變壓器發(fā)出非正常聲音，請立即關(guān)閉本系統(tǒng)并切斷電源，檢查變壓器接線是否正確。

4、正常“停機”采用逐步降壓停機的方式，保護停機直接快速停機，遇到緊急情況可以直接斷開空開直接關(guān)機。

5、如果自動掃頻失敗，請檢查接線或重設(shè)掃頻范圍。

6、本系統(tǒng)試驗電壓為峰值采樣（國標要求），如果系統(tǒng)顯示的高壓跟萬用表顯示的高壓差別大，請檢查“試驗參數(shù)”中的“分壓變比”是否正確填寫。

變頻電源有如下幾個顯著的特點：

?       波形為脈寬電壓調(diào)節(jié)的方波。

?       內(nèi)部由ARM控制，操作功能得到優(yōu)化,操作簡單。

?       自動掃頻，尋找諧振點.頻率范圍30-300Hz,可設(shè)置掃頻范圍，掃頻最大耗時40秒鐘(全頻掃)， 頻率分辨率0.01Hz。

?       自動試驗，用戶可設(shè)置試驗程序，試驗程序分為5段，系統(tǒng)自動按設(shè)置的程序完成試驗過程。

?       耐壓時自動跟蹤電壓，電壓正常波動時自動調(diào)整電壓到目標電壓，異常波動時提示用戶電壓異常波動，由用戶根據(jù)試驗情況進行操作。

?       實時顯示試驗狀態(tài)，用戶可根據(jù)試驗狀態(tài)進行相應操作。

?       強大的保護功能：過流保護，過壓保護和閃絡(luò)保護，過熱保護，高壓異常保護，軟/硬件同時保護，確保安全。

?       試驗數(shù)據(jù)保存，可即時打印試驗數(shù)據(jù)，也可將數(shù)據(jù)保存以備下次打印。

?       數(shù)據(jù)查詢功能,根據(jù)試驗日期查詢以往的試驗數(shù)據(jù)。

諧振電容器用途

 

在交流高電壓電路中，諧振電容器（電容）與電抗器（電感）匹配，構(gòu)成串聯(lián)或并聯(lián)諧振回路。

 

利用諧振時，頻率或電流的變化，以供科研或試驗裝置使用。如交流諧振電壓器

 

對某些特定頻率的交流電壓構(gòu)成低阻抗通道或高阻抗通道。

 

諧振即物理的簡諧振動，物體的加速度在跟偏離平衡位置的位移成正比，且總是指向平衡位置的回復力的作用下的振動。其動力學方程式是F=-kx。 諧振的現(xiàn)象是電流增大和電壓減小，越接近諧振中心，電流表電壓表功率表轉(zhuǎn)動變化快，但是和短路的區(qū)別是不會出現(xiàn)零序量。

 

開關(guān)電源的損耗主要來自于開關(guān)管的開關(guān)過程，由于開關(guān)管不是理想的開關(guān)器件，開關(guān)過程不是瞬間完成的，存在一定的過渡時間，傳統(tǒng)的方波開關(guān)電源在這個過渡轉(zhuǎn)換的時間里電壓和電流均為零，存在重疊的區(qū)域，因而會產(chǎn)生開關(guān)的損耗，隨著頻率的升高，這種損耗會逐漸加大而限制開關(guān)電源頻率的提高，同時由于在轉(zhuǎn)換過程中電壓和電流短時間內(nèi)的急劇變化，也會產(chǎn)生很大的開關(guān)噪聲，形成電磁干擾EMT。為克服方波開關(guān)電源的這一缺點，二十多年來人們一直致力于低功耗的軟開關(guān)電源技術(shù)的探索，在電路中加入小電感或電容元件，利用諧振的原理，使開關(guān)兩端的電壓或電流的變化呈正弦波的變化規(guī)律，基本的設(shè)想是想辦法使開關(guān)管能在電壓過零或電流過零的時候完成開關(guān)轉(zhuǎn)換，以消除電壓和電流的重疊，現(xiàn)實消除或減小功耗的目的。

 

諧振電源的開關(guān)損耗能夠降低，但電路相對復雜。在反激式開關(guān)電源中廣泛應用的是準諧振的模式。所謂反激式是指原邊主功率開關(guān)與副邊整流管的開關(guān)狀態(tài)相反，開關(guān)管導通時，副邊的整流二極管截止，反激式變換器只是在原邊開關(guān)管導通時儲存能量，當它截止時才向負載釋放能量，故高頻變壓器在開關(guān)過程中，既起變壓隔離作用，又是電感儲能元件。反激式開關(guān)電源因電路簡潔，容易實現(xiàn)多路輸出而在彩電中得到廣泛應用。不同于諧振開關(guān)電源諧振過程主動參與整個能量變化的過程，準諧振模式只在整個電源能量變換的一個階段一開關(guān)轉(zhuǎn)換的時候完成（波形仍接近為方波），通過諧振使開關(guān)管在零電壓（或最小電壓）或者是零電流的時刻完成開關(guān)轉(zhuǎn)換，同時又保持方波開關(guān)電源的高能量傳輸模式，因此稱為準諧振。

 

 

rlc串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件及其分析，諧振電路中的響應是外加激勵信號頻率的函數(shù)，不同的響應信號發(fā)生諧振的頻率并不相同。

 

阻抗條件，諧振后虛部相等符號相反。串聯(lián)阻抗等于0，并聯(lián)阻抗等于無窮大。就是在諧振的時候，串聯(lián)電路諧振電流無窮大；并聯(lián)電路諧振電壓無窮大（理論值）。在電阻、電感串聯(lián)電路中，出現(xiàn)電源、電壓、電流同相位現(xiàn)象，叫做串聯(lián)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(chǎn)生比電源電壓大很多倍的高電壓，因此串聯(lián)諧振也稱電壓諧振。

 

在電阻、電容和電感串聯(lián)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(tài)稱為串聯(lián)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)。

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

 

串聯(lián)電路中：總的輸入阻抗的虛部等于零（諧振就是輸出的電壓和電流同相）

 

在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中，電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調(diào)節(jié)電路元件（L或C）的參數(shù)或電源頻率，可以使它們位相相同，整個電路呈現(xiàn)為純電阻性。電路達到這種狀態(tài)稱之為諧振。

 

在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路，當容抗XC=感抗XL相等時，即發(fā)生串聯(lián)諧振，此時電路中的電壓U與電流I的相位相同。電路發(fā)生串聯(lián)諧振時，電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。

 

在具有R、L、C元件的正弦交流電路中,電路兩端的電壓與電流一般是不同相的.如果改變電路元件的參數(shù)值或調(diào)節(jié)電源的頻率,可使電路的電壓與電流同相,使電路的阻抗呈現(xiàn)電阻的性質(zhì),處在這種狀態(tài)下的電路稱為諧振.根據(jù)電路的不同連接形式,諧振現(xiàn)象可分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振.在R、L、C串聯(lián)電路中,當電路中的XL＝XC時,阻抗角∮＝0,即電源電壓 和電流 同相,這種現(xiàn)象稱為串聯(lián)諧振。