变频谐振串并联试验装置（电科院）-中试控股

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变频谐振串并联试验装置（电科院）

时间：2022-11-24

中试控股技术研究院鲁工为您讲解：变频谐振串并联试验装置（电科院）

ZSBP-405KVA/54KV变频串联谐振耐压试验装置

| 参考标准：DL/T 474.4-2018

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。

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ZSBP-405KVA/54KV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。适用电压等级：6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV，也可以定制不同的电压等级规格。

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-405KVA/54KV变频串联谐振耐压试验装置
一、适用范围
1．35kV，300平方毫米交联电缆3000m，电容量≤0.59μF，试验频率30-300Hz，试验电压52kV。
2、10kV，300平方毫米交联电缆6000m，电容量≤2.3μF，试验频率30-300Hz，试验电压22kV。
3.10kV/1000kVA变压器的交流耐压试验，电容量≤0.01μF，试验频率45-65Hz，试验电压不超过35kV。
5.10kv,35kv所有被试品
6. 环境温度：－150C –45 0C;
7. 相对湿度：≤90%RH;
8. 海拔高度: ≤2500米；
二、系统主要性能及参数
1、电源电压： 380V±10%、50Hz；
2、额定容量： 405KVA；
3、输出电压： 54KV，
4、输出电流： 2.5A. 5A 7.5A
5、输出电压波形: 正弦波；
6、输出电压波形畸变率: ≤0.5% ；
7、允许连续工作时间：额定输出电流下持续运行时间为60分钟；
8、输出频率范围: 30～300Hz ；
9、品质因数: ≥30
10、系统噪声: ≤60db
11、系统测量精度: 1.0级
12、频率分辨率: 0.01Hz
13、频率不稳定度: ≤0.05%
14、环境温度： -25℃～ +55℃
相对湿度: ≤90%
海拔高度: ≤2000m
15、具备手动试验/自动调谐/自动试验模式。
16、具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率等。
17、具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能。
18 具备过电压、过电流、过热保护功能。
19、具备闪络保护功能,在试品发生闪络时谐振回路失谐,电源立即停止输出,屏幕提示“试验失败”及相关信息。
20、具备各种数据打印功能。
三、设备制造遵循的国家标准和行业标准
GB7328-87 << 变压器和电抗器的声级测量>>
GB1094 <<电力变压器>>
GB/T16927.1-2-1997 <<高电压试验技术>>
ZBK41006-89 <<试验变压器>>
GB4208 <<外壳防护等级>>
GB2900 <<电工名词术语>>
GB5273 <<变压器、高压电器和套管的端子>>
GB191 <<包装储运标志>>
GB10327 <<电力变压器绝缘水平和绝缘试验外绝缘自空气间隙》
GB10229-88 <<电抗器>>
IEC358(1990) <<耦合电容器和电容分压器>>
IEC1000 <<电磁兼容性>>
GB4793-1984 电子测量仪器安全要求
四、系统配置及具体参数
1、变频控制电源20KW 1台
a) 变频控制电源采用高压耐压试验专用变频电源,采用一体化设计,控制电源本体具备调频、调压、控制、保护等功能。
b) 额定输出容量: 20KW
c) 工作电源: 交流220V、50Hz 。
d) 输出电压: 0～500V可调。
e) 输出电压不稳定度≤0.05%
f) 最大输出电流: 40A
g) 输出波形:正弦波, 波形畸变率:≤0.5%
h) 频率调节范围: 30～300Hz
频率调节分辨率: 0.001 Hz
i) 连续运行时间: 大于1小时
j) 噪声水平:≤ 60dB
k) 变频电源采用高性能专用微机控制电压、频率调节
l) 变频电源配备专用引线和插头与其他设备进行连接。
m) 保护：具有过压、过流、过热、放电保护功能。
n) 具备手动试验/自动调谐/自动试验三种模式,并可任意切换。
具备大屏幕显示,可指示:输出电压(有效值)及输出频率、励磁电流、励磁电压、试验时间等。
具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能及各种数据打印功能。
O) 重量： 26Kg
2、励磁变压器20KVA 1台
a) 额定容量: 20KVA
b) 输入电压: 500V
c) 输出电压： 1.5KV; 3KV；5KV
d) 工作频率范围： 30～300Hz
e) 连续运行时间: 大于1小时
f) 电压比测量误差: 小于1%
g) 结构：采用干式结构,绝缘耐热等级H级,满足干式变压器国家规范要求；
高﹑低压绕组间和铁芯设静电屏蔽,既作为励磁变,又是隔离变；
内置过电压保护,防止击穿反击。
h) 重量： 50Kg ;
3、高压电抗器67.5/27 6台
a) 额定容量： 67.5KVA
b) 额定电压： 27KV
c) 额定电流： 2.5A
e) 品质因素： Q≥30
f) 结构：干式；
g) 重量： 60Kg/台
h) 连续运行时间：≥ 1小时
4、电容分压器 60/0.001 1台
a) 额定电压： 60KV
b) 工作频率： 30～300Hz
c) 分压比： 1000：1
d) 分压比误差： ≤1%,
e) 测量精度：交流有效值1.0级
f) 介质损耗： tgδ≤0.5% ;
g) 重量： 10Kg
h)高﹑低压臂的电容采用一致的介质结构,温度系数小,角位移小,在30-300HZ内分压比不变。
五、供货清单一览表
1、变频电源 20KW 台 1
2、励磁变压器 20KVA 台 1
3、高压电抗器 67.5/27(27KV/2.5A) 台 6
4、电容分压器 60/0.00（60KV）台 1
5、附件测试线一套套 1
六、出厂检验
本装置出厂前，对各组成单元设备及成套装置分别按下列试验项目进行出厂前试验，试验结果完全符合协议及以下标准要求后方可出厂。
1、变频电源
1）绝缘电阻测试
2）耐压试验：2000V，1分钟
3）负载试验：在满负荷下，各器件的温升不大于45K 。
2、励磁变压器
1）直流电阻测量
2）变比测量
3）空载电流及空载损耗
4）短路阻抗和负载损耗
5）绝缘电阻测试
6）温升试验：额定容量下运行60min,温升不大于65K
3、电抗器试验
1）直流电阻测量
2）电感量测量
3）交流耐压试验
温升试验：额定容量下运行60min,温升不大于65K
4、成套装置试验
（1）耐压试验：1.1额定电压下，耐压1min；
（2）短路试验：电压为0.5U，0.8U，1.0U的条件下，将高压输出突发短路3次，保护装置可靠动作，各单元完好。
（3）噪音小于60dB；

ZSBP-405KVA/54KV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。

中试控股ZSBP-405KVA/54KV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。

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ZSBP-405KVA/54KV变频串联谐振耐压试验装置

串联谐振技术难点有哪些?

先说下串联谐振的历史，串联全谐振变换器曾经是上世纪60-70年代最流行的变换器,只要给出合适的死区时间,即可实现很好的软开关变换. 现代的数控技术给这一经典的变换电路增添了不少活力。串联谐振在技术难点主要有以下三项： ZCS 频率追踪控制、 ZVS 死区追踪控制、 ZCS_ZVS 交替追踪控制。那么面对这些串联谐振的技术难点又有哪些好的解决方案呢?什么样的串联谐振交频耐压谐振试验装置算是一个好的设备呢？可以通过以下几点说明：

1、利用高压回路中电抗与容型试品发生串联谐振产生高压，减少电源输入容量。

2、装置具有全自动功能，操作方便，体积小，便于携带。

3、控制电路采用双处理器结构，充分利用DSP芯片高效的数据处理能力，对数据实时采样、运算及对电压实时调节控制；采用STM32控制人机交互界面，操作方便，显示直观。

4、采用基于负载电流前馈的滤波电容电压外环电感电流内环的双环控制系统，使得在扫频过程中电压幅值稳定，具有良好的正弦化波形。

5、采用单极性倍频调制算法，使得滤波器的设计比较方便，输出电压波形良好。

工频交流耐压试验装置（又称串联谐振，变频串联谐振，串联谐振装置，串联谐振耐压试验设备，交流耐压试验装置）用于容性试品交流耐压试验的设备，那么主要使用范围

1、6kV-500kV高压交联电缆的交流耐压试验。

2、发电机的交流耐压试验。

3、GIS和SF6开关的交流耐压试验。

4、6kV-500kV变压器的工频耐压试验。

5、其它电力高压设备如母线、套管、互感器的交流耐压试验。

使用的环境以及电压的要求不同，对选择的高压试验操作台要求不同，那么价格也不同，联系供应商于之商谈也是很重要的。

对于电力系统的安全运行，串联谐振试验运用于电缆，电容器、发电机等具有大电容的电力设备的交流试验，采用高压谐振技术对大容量电气设备进行工频耐压试验已成电力市场主流。怎么判断和选择高压变频串联谐振交流耐压装置也是电力人都在思考的问题。

串联谐振交频耐压谐振试验装置是利用高压回路中电抗与容型试品发生串联谐振产生高压，检测测试品的绝缘程度。实验过程可采用手动与自动方式实现，所产生的高压可根据测试品的电压等级进行调整，范围广，可靠性高，稳定性好。谐振频率范围可达30~300Hz，接近于工频耐压试验。一、变频串联谐振有什么用处分析

在电阻、电感及电容所组成的串联电路中，当容抗与感抗相等时，电路中的电压与电流相位相同，电路呈现纯电阻性，此即为串联谐振。当电路发生串联谐振时，电路的阻抗Z=R，此时回路总阻抗值最小，回路电流最大值。图1（a）所示为电感和电容元件串联组成的一端口网络，其等效阻抗，当发生谐振时，其端口电压与电流同相位，即，由此可推得谐振角频率和谐振频率分别为，。定义谐振时的感抗或容抗为特性阻抗ρ，则特性阻抗ρ与电阻R的比值即为品质因数Q。

电路谐振时阻抗值最小，当端口电压一定时，电路电流将达到最大值，如图1（b）所示，且该值的大小仅与电阻的阻值有关而与电感和电容无关。谐振时电感电压与电容电压数值相等、相位相反，为总电压的Q倍[4]，即。RLC串联电路的电流是电源频率的函数，即在电路的电感L、电容C和电源电压US不变的情况下，不同的R值得到不同的Q值，图2（a）所示为不同Q值时的电流幅频特性曲线。

为了研究电路参数对谐振特性的影响，通常采用通用谐振曲线，图2（b）所示为串联谐振电路的通用谐振曲线。通用谐振曲线的形状只与Q值有关，且曲线形状越尖锐，电路的选频性能越好。幅值大于峰值的0.707倍所对应的频率范围为通带宽，理论推导可得，由该式可知通带宽与品质因数成反比。

二、变频串联谐振应用分析

变频串联谐振其谐振频率，其中L为电抗器的电感值，如有几个电抗器串并联使用应考虑互感的影响；C为被试品及分压电容器的和，现场可以用电桥或介损仪进行实际测量获得。高压电流I=2πfCU，由被试品的电气参数和出厂耐压试验值，可确定现场的耐压试验电压U；有功功率P=1.2（P0+PK），其中P0为励磁变空载损耗，PK为电抗器额定有功损耗。

变频串联谐振试验过程中，励磁变的容量应大于有功功率P，并在励磁变最低输出电压满足试验要求的前提下尽量降低励磁变的变比，从而相应减小励磁变原边的输入电流。试验电源容量S=P+P1，其中P1为变频电源本身的损耗，由电源端输入电压为380V可得电源电流I1=。试验中电抗器的额定电压和电流也应大于试验电压和高压电流，当电抗器采取串并联以满足试验要求时，必须计算每个电抗器上所承受的电压和电流不超限值。

在现场试验中，通常采用16mm2以上的裸铜线接地，裸铜线其寄生电感在μH数量级，约0.1-1μH/m，直流电阻约0.1mΩ，如果接地线有弯曲环绕现象，电感量可增加到10-1000μH/m。试品绝缘通常在交流电压的正峰值或负峰值被击穿，试品被击穿瞬间试品上的电压最高，击穿后试品上的电压跌落到零的时间一般在0.1-10μs之间，具体情况与击穿点的实际情况有关。从放电能量上看，即使放电时，试品的最小电容量只有0.002μF，实际试验时试品电容量远大于该值。如以放电时频率为100kHz、地线寄生电感为1μH、放电电流为1000A计算，地线的寄生感抗XL==0.628Ω，地线可能产生的过电压Ud=If XL=1000×0.628=628V。如果地线连接不规范，寄生电感就会增大很多，产生的过电压可能更大，可危及变频电源及人身安全。所以高压试验系统必须一点可靠接地，分压器的接地点与大地的连接线应尽量短，接地线应粗、直、短，从而保证试验安全。