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变频谐振试验装置（电科院）

时间：2022-11-24

中试控股技术研究院鲁工为您讲解：变频谐振试验装置（电科院）

ZSBP-324KVA/44KV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-324KVA/44KV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-324KVA/44KV变频串联谐振耐压试验装置

适用范围
1．35kV/630mm2电缆5km，电容量≤0.54μF，试验频率为30-300Hz,试验电压52kV。
一、系统主要性能及参数
1、电源电压： 380v/220V±10%、50Hz；
2、额定容量： 324KVA；
3、输出电压： 60KV
4、输出电流： 1A， 6A
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；
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。
二、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
三、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: 25KW
c) 工作电源: 交流380/220V、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: 50A
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/自动试验两种模式。
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： 16Kg
2、励磁变压器12.5KVA 2台
a) 额定容量: 12.5KVA
b) 输入电压: 500V
c) 输出电压： 1.6KV；3.2KV；
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： 55Kg ;
3、高压电抗器 27/27 12台
a) 额定容量： 27KVA
b) 额定电压： 27KV
c) 额定电流： 1A
e) 品质因素： Q≥30
f) 结构：干式；
g) 重量： 35Kg/台
h) 连续运行时间：≥ 1小时
4、电容分压器 60/0.003 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。
四、供货清单一览表
1、变频电源 25KW 台 1
2、励磁变压器 12.5KVA 台 2
3、高压电抗器 27/27 台 12
4、电容分压器 60/0.003 台 1
5、附件箱含测试线一套套 1
五、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-324KVA/44KV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-324KVA/44KV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-324KVA/44KV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。

ZSBP-324KVA/44KV变频串联谐振耐压试验装置

2、仪器操作

紧接着，将仪器电源开关打开，仪器进入开机界面，首先进入“参数设置”界面，将“分压器变比”改为1500（此次分压器有2节，单节变比为1500，2节为3000，我们只用了1节），再将“试验电压”改为120kV（客户要求），“耐压时间”改为3min，其“过压保护”“过流保护”“闪络保护”等为仪器根据试验电压自动设置，这样参数就设置好了；然后，退出参数设置界面，进入“自动试验”界面，点击“开始试验”，仪器自动进行“调谐”，“升压”，“计时”，“降压”等操作，试验过程中如没有报“过流”“过压”“闪络”等保护，说明此次耐压试验合格，操作试验顺利无异常。

交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度的最严格、最有效、最直接的试验方法，也是现行电气规程要求的试验方法。它是目前国内对判断电气设备能否投入运行具有指导性判断，也是保证设备绝缘水平，避免发生绝缘击穿事故的重要检测方法。随着我国电力系统的不断发展，越来越多的高电压、大容量的电气设备和交联聚乙烯电缆得到日益广泛的应用，在日常维护、状态检修工作中，交流耐压试验是必不可少的试验项目，由于传统的工频试验变压器笨重、运输不便，而且进行大容量的电气设备交流耐压试验时，需要大容量的试验电源，有时在现场无法进行试验，因此，需采用新的交流耐压试验装置来进行试验。

随着电力科技的发展，新的试验方法也开始逐渐采用，在符合我国国情中，串联谐振耐压试验就是其中的一种，它应用谐振电路的基本原理，根据不同的调节方式，可以分为调感式、调容式、变频式三种类型，通过对三种类型串联谐振装置的在实际应用比较中发现变频串联谐振装置更适合于现场实际需要，因此在现场设备交流试验中，我们应用最多的就是变频串联谐振装置，能满足各种交流耐压试验。

通过参考各种图文资料，我们可以了解串联谐振耐压试验的现场调节方式常用的有调感式和变频式。但无论哪种方式都是希望将高压回路调节至感抗等于容纳即o L=1/C，这样在中间变压器上只需施加较小的电压，试品上就产生很高电压QU（Q=L/R=1/o CR，品质因数）。

试品上是否能产生足够的高电压取决于以下三个条件：

①高压回路的总感抗是否等于总容纳；

②高压回路的品质因数值是否足够大；

③中间变压器所加电压U是否够大。

调感式装置最重要的部件就是电感量可调的铁芯电抗器，是采用调整电抗器的铁芯气隙来改变电抗器的电感。该装置的优点是电抗器的电感量可以做得很大，可以作大电容量试品的耐压试验,而且电感的大小可线性调节，完全可以根据试品电容量的大小使串联电路正好达到谐振点，通过先加一低电压调整电抗器的电感量使串联电路产生谐振再升高电压，再调整电抗器的电感量，直到试验电压下发生谐振，这样既安全，又能使电路达到完全谐振，缺点是电抗器制造复杂，装置重量增加。

变频式装置是依靠大功率变频电源调节电源频率，使电路达到谐振点装置所用的电抗器的电感量是固定的，试验电源的频率随电容的不同而变化，变频串联谐振试验装置是运用串联谐振原理，利用励磁变压器激发串联谐振回路，调节变频控制器的输出频率，使回路电感L和试品C。

串联谐振，谐振电压即为加到试品上电压，其优点是可正好达到谐振点，电抗器制作简单，重量轻，电路的品质因数高，缺点是需要大功率电源，对电源的电压及频率的稳定性有很高的要求，变频式的调节范围要大于调感式，随着电子装备的进步，现在一般多采用变频式的。

1.现场实际中串联谐振耐压试验的问题

我们在现场实际使用变频串联谐振装置中，经常会碰到试验回路的品质因数低、谐振频率低、试验回路电流大等一系列问题，这些应引起试验人员的注意。并应采取相应的措施来处理这些问题，以保证交流耐压试验的顺利进行。

2.试验回路的品质因数

试验回路的品质因数主要是由电抗器的本身特性决定的，但在实际工作中发现，10kV变频谐振试验装置在实际使用中的值通常比厂家提供的值大，而35kV及以上电压等级的变频谐振试验装置在现场使用中的值通常比厂家提供的值小，随着试验时间的增加Q值呈下降趋势，从而导致按照厂家提供的值选择的电源容量不能达到现场试验的要求，最严重的是试验电压达不到试验所要求的电压值，通过数据分析发现，在参数计算中，被试品的电容量、回路的电感量都是定值，但其中的Q值会随着现场的干扰、接线布置、天气情况、电抗器本身特性、摆放位置等各种因素的不同发生改变。

10kV电缆系统试验多在开关柜或环网箱处进行，高压引线不长，引线对Q值的影响不大；由于开关柜的间隔紧凑，空间小，使用高质量的粗绝缘线使损耗下降，值会比厂家提供的数值要高；对于35kV及以上电压等级的变频谐振试验装置在实际使用中的值通常会厂家提供的Q值小的情况，原因分析如下：

1）高压引线造成的影响

电气设备进行交流耐压试验时，因为被试品本身电容量比较小，高压引线对试验的影响不大，但是对户外配电装置整体进行交流耐压试验时，设备的安装高度随电压等级增加，电压等级越高，高压引线越长；随着高压引线逐渐变长，电晕损耗也随之增多，回路中等效电阻也增大，就会产生杂散电容，杂散电容是以并联的形式接入回路，使回路谐振频率下降，进而使Q值下降；同时周围电磁场的干扰也随之增大，使得Q值下降，因此，在进行高电压等级电气设备交流耐压试验时，应尽量采用波纹管高压引线进行试验。

2）环境天气的影响

①环境湿度高的状况下，引线电晕使损耗极大增加。同时周围电磁场的干扰也增大，使得Q值下降。

②温度高的状况下。回路等效电阻极大增加。使得Q值下降。

3）试验时间的影响

变频串联谐振装置与工频串联谐振装置都是用于电缆、变压器、发电机、GIS和SF6开关等的交流耐压试验。它们的工作原理如下：
原理图
我们已知，在回路频率f＝1/2π√LC时，回路产生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为系统品质因素，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。