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电力技术
变压器耐压变频谐振试验仪
时间:2022-11-20

中试控股技术研究院鲁工为您讲解:变压器耐压变频谐振试验仪

ZSBP-108KVA/108KV变频串联谐振耐压试验装置 | 参考标准:DL/T 849.6-2016,DL/T 474.4-2018

变频串联谐振耐压试验装置组成部分:变频电源主机、激励变压器、电抗器、电容分压器、补偿电容器、测试附件组成。
简易读懂:变频串联谐振耐压试验装置可以做什么?
变频串联谐振成套耐压试验装置适用于大容量,高电压的电容性试品的交接和预防性试验,主要针对电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管、支柱绝缘子、电抗器、母线、隔离开关、输电线路、发电机、电动机、熔断器、电容器、隔离开关、接触器、配电箱、绝缘材质、变电站系统的交流耐压试验。

中试控股始于1986年 ▪ 30多年专业制造 ▪ 国家电网.南方电网.内蒙电网.入围合格供应商



如何选择合适的变频串联谐振耐压试验装置?
为了选对规格,请提供以下技术参数
1、电力变压器:电压等级,大容量,试验性质(中性点耐压或全绝缘耐压)单相对地电容量;
2、电力电缆:电压等级,大长度,截面积;
3、发电机、电动机:电压等级(出口电压或称工作电压),试验电压(耐压值)单相对地电容量范围(如0.2-0.55uF等);
4、开关、绝缘子、PT、CT、绝缘工器具、母线:电压等级(或称工作电压);试验电压(耐压值);
5、CVT效验:电压等级或称工作电压,试验电压(耐压值)电容量范围(如0.005-0.02uF)。

ZSBP-108KVA/108KV变频串联谐振耐压试验装置
一、介绍
1、执行标准:DL/T 849.6-2016,DL/T 474.4-2018《电力设备专用测试仪高压谐振试验装置》
2、作用:对被测试品做承受过电压预防交流试验和交接交流试验
3、可以完成交流被测试品:电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、隔离开关、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管、支柱绝缘子、电抗器、母线、隔离开关、输电线路、发电机、电动机、熔断器、电容器、接触器、配电箱、绝缘材质、变电站系统等各种被试品的预防交流试验和交接交流耐压试验
4、电源:采用220V及380V两种
5、操作模式:全自动、半自动、手动
6、元器件(纯进口):功率器件:德国英飞凌,模块:日本富士IGBT,芯片:英特尔等
二、参数
变频串联谐振耐压试验装置采用了调节电源的频率的方式使得电抗器与被试电容器实现谐振,在被试品上获得高电压大电流,是当前高电压试验的一种新的方法和潮流,在国内外已经得到广泛的应用。
采用了专用的SPWM数字式波形发生芯片,频率分辨率16位,在20~300Hz时频率细度可达0.1Hz;采用了正交非同步固定式载波调制方式,确保在整个频率区间内输出波形良好;功率部分采用了先进的IPM模块,在小重量下确保仪器稳定和安全。
1、输入:电压220V或者380V ±10%
2、频率:45/65Hz
3、输出电压:0-250V
4、输出波形:正弦波
5、频率调节范围:30-300Hz
6、频率分辨率:0.01Hz
7、频率稳定度:0.1%
8、频率步进值:5Hz,1Hz,0.1Hz,0.01Hz
9、电压分辨率:0.1kV
10、电压测量精度:1.5%
11、电压步进值: 1%,0.5%,0.1%,0.01%
12、运行连续工作时间:60分钟
三、功能
1、装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐(闪络)等保护功能,过压过流保护值可以根据用户需要整定,试品闪络时闪络保护动作并能记下闪络电压值,以供试验分析。
2、装置具有多种工作模式,方便用户根据现场情况灵活选择,提高试验速度。
3、工作模式为:全自动模式、半自动模式、手动模式、
4、存储,存入的数据编号是数字,方便的帮助用户识别和查找。
5、装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定,同时液晶大屏幕显示测频和试验频率一致,方便使用者直观了解是否找到谐振点。
6、采用了ARM平台技术,可以方便的根据用户需要增减功能和升级,也使得人机交换界面更为人性化。
7、技术特点归纳:先进的数字、功率技术;功率器件全部采用的德国英飞凌,日本富士的IGBT智能模块,芯片全部采用英特尔的原装器件等
8、波形为脉宽电压调节的方波。
9、内部由ARM控制,操作功能得到优化,操作简单。
10、自动扫频,寻找谐振点.频率范围30-300Hz,可设置扫频范围,扫频耗时40秒钟(全频扫), 频率分辨率0.01Hz。
11、自动试验,用户可设置试验程序,试验程序分为5段,系统自动按设置的程序完成试验过程。
12、耐压时自动跟踪电压,电压正常波动时自动调整电压到目标电压,异常波动时提示用户电压异常波动,由用户根据试验情况进行操作。
13、实时显示试验状态,用户可根据试验状态进行相应操作。
14、强大的保护功能:过流保护,过压保护和闪络保护,过热保护,高压异常保护,软/硬件同时保护,确保安全。
15、试验数据保存,可即时打印试验数据,也可将数据保存以备下次打印。
16、数据查询功能,根据试验日期查询以往的试验数据。
ZSBP-108KVA/108KV变频串联谐振耐压试验装置:就是做耐压试验的设备,它是为了满足大容量的被试品要求而研发的设备。它是一套组合设备,为了耐压试验能顺利准确地进行,针对不同被试品,串联谐振装置的组件是不同的。所以请务必准确选型,技术部为您量身制定选型方案。

功率:±0.1%(CosΦ>0.2),±0.3%(0.02<CosΦ<0.2)
3、 工作温度:-10℃~ +40℃
4、 充电电源:交流160V~260V
5、 绝缘:⑴、电压、电流输入端对机壳的绝缘电阻≥100M?。
         ⑵、工作电源输入端对外壳之间承受工频2kV(有效值),历时1分钟实验。
6、 主机体积:32cm×24cm×13cm
7、 重量:3kg





中试控股ZSBP-108KVA/108KV变频串联谐振耐压试验装置产品适用性好,实用可靠,效率高,事半功倍 | 是很多企业以及电力工作者信赖的好伙伴。


中试控股践行“精细制造,深耕技术”产出ZSBP-108KVA/108KV变频串联谐振耐压试验装置优质产品能够在市场中赢得用户信赖,树立中试控股新形象打下了坚实的根底。


开关管换流过程



中试控股详细讲解在ZVS时串联谐振逆变器的开关器件的关断和开通电流值很小,关断时间比较短,所以为了突出主要问题并简化分析,先忽略开关器件的开通和关断时间。如图2所示,C1、C4在Tdead内充电和放电电荷总量为Qc=2CUd,而iH在Tdead内的抽取电荷为
ZVS换流时有Qh≥Qc,即


公式1.jpg


式中Im——负载电流的幅值, ω—— 负载的谐振角频率,△t——电流滞后电压时间差, C——吸收电容电容值, Ud——直流桥电压。


当Qh=Qc时,说明吸收电容两端电压在充放电完毕那一时刻,后一对管子导通,此时既可以***上下管不同时导通,又可以***开关管零电压开通和关断,而且此时占空比丢失最小。由以上分析可知,***死区设置应该为Qh=Qc时死区值加上开关管开通和关断延时时间。






3、控制电路


高频逆变电源、在工作过程中,随着负载温度升高,负载的物理特性会发生一些变化,固有谐振频率也会相应改变,为了使逆变电源始终工作在功率因数接近或等于1的准谐振或谐振状态,控制电路***实现频率的自动跟踪。


一种通用的CMOS锁相环集成电路,具有电源电压范围宽、输入阻抗高、动态功耗小等优点。利用这种锁相环可以简单有效地实现频率的自动跟踪,从而实现逆变电路的零电压开关。这种集成电路内部结构如图3所示。***频率和最小频率由6和7脚间电容C11脚与地间电阻R1,12脚与地问电阻R2共同决定。3端和14端接输入的两个比较信号,分别是负载电压信号和负载电流信号,为了保持串联谐振逆变电路工作在ZVS状态,谐振网络呈弱感性,即电流滞后电压,所以在进入锁相比较之前,比较电压信号要先经过延迟电路,滞后再与电流采样信号比较,实现电流与电压之间的定角控制,如图4所示。


这种电路的逻辑结构图.jpg


图3  这种电路的逻辑结构图


电压延迟电路.jpg


图4  电压延迟电路


SG3525具有频率同步功能所以频率跟踪电路输出直接加到SG3525的同步引脚上,用SG3525的输出控制开关管的开通和关断。结合SG3525脉宽调制集成芯片的占空比0-50%可调,且内部提供稳定的直流参考电压的特点,功率调节部分采用直流电压控制,若反馈电压小于参考电压,输出脉宽会变大,如果反馈电压大于参考电压,输出脉宽变小以调节功率。


若忽略电路延迟时间,则驱动信号就可以当做电压信号直接进行相位比较。如1图5所示电流采样信号和己延迟的电压信号(即驱动信号)结合CD4046的特点进行相位比较,进而调整压控振荡器VCO的输出频率(CD4046的4脚),若谐振频率在CD4046跟踪范围内,则实现频率跟踪。本文利用SG3525的同步性能,VCO输出直接接到SG3525的同步端3脚。电压幅值反馈(SG3525的1脚)与参考电压(SG3525的2脚)比较决定输出的占空比。脉宽调制波即SG3525 的14脚和11脚,就是开关管所需要的控制波


4、谐振参数计算


串联谐振电路是由谐振电感绕组L和谐振电容C串联接于桥式逆变器两桥臂的重点,构成逆变桥的负载。串联谐振电路发生谐振时,电感绕组的电压UL=QUH,电容器上的***电压Uc=QUH。串联谐振负载全桥逆变器的等效负载R即为变压器匹配后的负载,这里是47Ω。


串联谐振电路的品质因数公式2.jpg


征阻抗,Zo=QR,在Q值及R已知的情况下,可按下式分别求出串联谐振槽路的L、C参数值为
式中的∫o为谐振频率,当逆变器的开关频率近似等于回路的谐振频率∫o斗时,获得***输出功率,即***电压与电流的相位一致,功率因数近似为1,所以逆变器开关频率∫s的选取要接近于谐振电路的谐振频率∫o。


开关频率∫s=∫o=200kHz,品质因数Q=6时,R=47Ω。Zo=299Ω,串联谐振电路L、C分


本文利用这种锁相环的本身特点,结合SG3525占空比可调和同步的特性,很好地实现频率跟踪和功率调节,并且通过计算实现了死区定量设计,逆变器能工作在功率因数非常接近于1的谐振或准谐振状态,开关管基本上实现了零电压开关状态(ZVS),实现了损耗小、稳定性高的特性。在电气系统中,有很多的客户会问到有关Q值的相关性问题, 特别是在购买变频串联谐振试验装置中会问到Q值多少,鼎升电力所生产的串联谐振装置的Q是控制在36左右,当然,Q值也受电压等级,工艺结构,材料性能等外部因素的影响,理论上Q值越大,单位电流变化内允许的频率偏移越小,频率选择性越高,Q值是衡量电感的主要参数,其计算方式为:Q=电感电容等储能器件携带的能量÷电阻的损耗功率。

 

 

 

 

 

 

 

 

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