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电力技术
变频串联谐振试验设备(20-300HZ)
时间:2022-11-26

中试控股技术研究院鲁工为您讲解:变频串联谐振试验设备(20-300HZ)

ZSBP-44KVA/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。

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

ZSBP-44KVA/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:6kV10kV、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-44KVA/44kV变频串联谐振耐压试验装置
一、满足试品范围
1、11kV/300mm2电缆1km交流耐压试验,电容量≤0.3755uF,试验频率30-300Hz,试验电压28kV,试验时间5min。
2、10kV开关等电气设备的交流耐压试验,试验频率30-300Hz,试验电压不超过42kV,试验时间1min。
二、装置主要组成
1、变频电源 ZSBP-4kW 1
2、激励变压器 ZSJL-3kVA 1
3、高压电抗器 ZSDK-22kVA/22kV 2
4、电容分压器 ZSFY-3000pF/50kV 1
三、主要功能及特征
ZSXZ系列变频串联谐振耐压试验装置,采用调节电源频率的方式,使得电抗器与被试电容器实现谐振,从而在被试品上获得高电压大电流,因其所需电源功率小、设备重量轻体积小,在国内外得到了广泛好评和应用,是当前高电压试验的新方法和潮流。
我公司调频谐振装置主要功能及其技术特点:
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、整个装置单件重量很轻,便于现场使用。
3、装置具有三种工作模式:全自动模式、手动模式、自动调谐手动升压模式;方便用户根据现场情况灵活选择,提高试验速度。
4、能存储和异地打印数据,存入的数据编号是数字,方便用户识别和查找。
5、装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定,扫频方向可以向上、向下选择,同时液晶大屏幕显示扫描曲线,方便使用者直观了解是否找到谐振点。
6、采用DSP平台技术,可根据用户需要增减功能和升级,人机交换界面更为人性化。
7、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的,在整个系统中,电源只需要提供系统中有功消耗的部分,因此试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。
8、设备的重量和体积大大减少。串联谐振装置中,省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器,而且,谐振激磁电源只需试验容量的1/Q,使得系统重量和体积大大减少,一般为普通试验装置的1/10-1/30。
9、有效改善输出电压波形。谐振电源是谐振式滤波电路,能改善输出电压的波形畸变,获得很好的正弦波形,有效防止了谐波峰值对试品的误击穿。
10、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态,当试品的绝缘弱点被击穿时,电路立即脱谐,回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q,

而用并联谐振或者试验变压器做耐压试验时,击穿电流立即上升几十倍,两者相比,短路电流与击穿电流相差数百倍。串联谐振能有效的找到绝缘弱点,又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。
11、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时,因失去谐振条件,高电压也立即消失,电弧即刻熄灭,且恢复电压的再建立过程很长,

很容易在再次达到闪络电压前断开电源,这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程,其过程长,而且不会出现任何恢复过电压。
四、主要技术参数
1.额定容量:44kVA
2.额定电压:22kV;44kV
3.额定电流:2A;1A
4.测量精度:系统有效值1.5级
5.工作频率:30-300Hz
6.装置输出波形:正弦波
7.品质因素:装置自身Q≥30(f=45Hz)
8.波形畸变率:输出电压波形畸变率≤1%
9.输入电源:单相220或三相380V电压,频率为50Hz
10.工作时间:额定负载下允许连续60min;过压1.1倍1分钟
11.温    升:额定负载下连续运行60min后温升≤65K
12.保护功能:过压、过流、零位启动、系统失谐(闪络)等保护功能
13.环境温度:-20℃-55℃
14.相对湿度:≤90%RH
15.海拔高度:≤3000米
六、试验时设备组合方式
组合方式
被试品对象 电抗器选择
(22kVA/22kV两节) 激励变压器
输出端选择 试验电压(kV)
10kV/300mm2电缆1km 使用电抗器两节并联 1.5kV ≤22kV
10kV开关等电气设备 使用电抗器两节串联 3kV ≤42kV
七、系统配置参数
(一)变频电源ZSBP-4kW                                      1台
1)额定输出容量:4kW
2)工作电源:220/380±10%V(单/三相),工频
3)输出电压:0–400V
4)额定输入电流:10A
5)额定输出电流:10A
6)电压分辨率:0.01kV
7)电压测量精度:1.5%
8)频率调节范围:30–300Hz
9)频率调节分辨率:≤0.1Hz
10)频率稳定度:0.1%
11)运 行 时 间:额定容量下连续60min 
12)温    升:额定容量下连续运行60min元器件最高温度≤65K
13)噪 声 水 平:≤50dB
14)尺寸(长宽高mm):400×280×400
15)重量:约10kg
(二)激励变压器ZSJL-3kVA                     1台
1)额定容量:3kVA
2)输入电压:0-400V
3)输出电压:1.5/3kV
4)结构:干式
5)尺寸(长宽高mm):450×330×430
6)重量:约35kg
(三)高压电抗器ZSDK-22kVA/22kV                              2节
1)额定容量:22kVA;
2)额定电压:22kV
3)额定电流:1A
4)电 感 量:110H/单节
5)品质因素:Q≥30 (f=45Hz)
6)结    构:干式
7)尺寸(内径高mm):∅236×375
8)重    量:约33kg
(四)电容分压器ZSFY-3000pF/50kV                             1套
1)额定电压:50kV
2)高压电容量:3000pF
3)介质损耗:tgσ≤0.5%
4)分 压 比:1000:1
5)测量精度:有效值1.5级
6)重量:约8kg
八、供货清单
1、变频电源 ZSBP-4kW  1
2、激励变压器   ZSJL-3kVA 1
3、高压电抗器 ZSDK-22kVA/22kV 2
4、电容分压器 ZSFY-3000pF/50kV 1
5、串联谐振测试线 1
6、出厂检验报告 1
7、使用说明书 1
8、产品合格证 1
9、装箱清单 1
九、参考实验标准
DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》 
GB50150-2016 《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》
GB10229-88 《电抗器》
GB1094 《电力变压器》
GB1094.1-GB1094.6-96       《外壳防护等级》
GB2900 《电工名词术语》
GB/T16927.1~2-1997       《高电压试验技术》
DL/T474.4-2006             《现场绝缘试验实施导则-交流耐压试验》
DL/T1015                   《现场直流和交流耐压试验电压测量系统的使用导则》
GB/T311.1-1997 《高压输变电设备的绝缘与配合》
GB191-2000 《包装储运图示标志》
JB/T9641-1999              《试验变压器》
IEC358(1990)               《耦合电容器和电容分压器》
GB4793-1984                《电子测量仪器安全要求》
GB/T3859.2-1993          《半导体变流器应用导则》
GB/T2423.8-1995          《电工电子产品基本环境试验规程》
DL/T849.6-2004             《电力设备专用测试仪器通用技术条件第6部分:高压谐振试验装置》










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

上述中试控股电缆如果用常规的交流高压试验设备进行耐压试验时,所需试品容量为P=14A×128kV=1792kVA,采用串联谐振方法所需试验电源的功率仅为P=50A×380V=19kW。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品的电容通过调频发生谐振而产生高电压和大电流的,在整个系统中,电源只需要提供系统中有功消耗的部分。

2)设备的重量和体积串联谐振电源中,省去了笨重的大功率调压装置和工频试验变压器,使得试验设备的重量和体积大大减少,一般为普通试验装置的1/3-1/5。
3)改善输出电压的波形
谐振电源是谐振式滤波电路,能改善输出电压的波形畸变,获得很好的正弦波形,有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。
4)防止大的短路电流烧伤故障点。
在串联谐振状态,当试品的绝缘弱点被击穿时,由于回路的电容值改变,电路立即脱谐,回路电流迅速下降;而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时,击穿电流立即上升几十倍。两者相比在被试品被击穿时,二者的短路电流相差数百倍。所以,串联谐振能有效的找到绝缘弱点,又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。
5)不会出现任何恢复过电压试品发生击穿时,因失去谐振条件,高电压也立即消失,电弧瞬时熄灭,且恢复电压的再建立过程很长,很容易在再次达到闪络电压前断开电源,这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程,其过程长,而且不会出现任何恢复过电压。
3.3关于试验的频率
由于电缆的电容量较大,采用传统的工频试验变压器很笨重、庞大,且大电流的工作电源在现场不易取得,因此一般都采用串联谐振交流耐压试验设备。其输入电源的容量能显著降低,重量减轻,便于使用和运输。初期多采用调感式串联谐振设备(50Hz),但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因此现在大都采用调频式(30-300Hz)串联谐振试验设备,可以得到更高的品质数,并具有自动调谐、多重保护,以及低噪音、灵活的组合方式(单件重量大为下降)等优点。
综合国内外有关技术资料,选择合适的试验频率范围是个比较重要的问题。在这方面,有一些不同的观点和提法。就目前国内外的提法来看,大概可分成3类:第1类为较宽频率范围30-300Hz、20-300Hz、1-300Hz;第2类为工频范围45-65Hz,45-55Hz;第3类为接近工频35-75Hz。
3.4交联聚乙烯电缆单位长度电容量
中试控股使用串联谐振方法对被试品进行高压试验时,必须知道被试品的电容量。表1提供了各种规格的交联聚乙烯电力电缆单位长度的电容量值。
    串联谐振装置成套装置运用原理是运用串联谐振的原理,通过调节变频控制器的输出频率,使得回路中的电抗器电感L和试品电容C发生串联谐振,谐振电压即为试品上所加电压。变频谐振试验装置广泛应用于电力、冶金、石油、化工等行业,适用于大容量、高电压的电容性试品,如发电机、电力变压器、GIS和高交联动力电缆、互感器、套管等的交接试验和预防性试验。
我公司在变频串联谐振高压试验方面,自行开发的调频、调压软件技术,领先于国内高压试验行业,利用这一技术设计,制造的变频串联谐振高压试验装置,完全符合国家有关高压试验的规程和要求。
工作原理
通过变频控制器提供供电电源,试验电压由励磁变压器经过初步升压后,使高电压加在电抗器L和被试品Cx上,通过改变变频控制器的输出频率,使回路处于串联谐振状态,调节变频控制器的输出电压,使试品上高压达到所需要的电压值。
回路的谐振频率取决于被试品电容Cx和电抗器的电感L,谐振频率f=1/(2π√LC)。
变频串联谐振成套装置采用16位精细调频、调压软件技术、10KHz载波频率、SPWM和进口原装IPM整体模块设计制造,配合适当的电抗器,就可以满足国家和地方规定的试验范围,整机领先于国内同类产品。
我公司研制的变频串联谐振成套装置具有下列特点:
1、大屏幕显示试验数据、试验状态,并有实时操作步骤提示功能。
2、能灵活整定试验电压、调频范围、加压时间。
3、试验结果能计算出被试品电容。
4、体积小、重量轻、操作方便。
5、分辨率高,频率分辨率为0.001Hz,电压分辨率:粗调为1%,细调为0.01%。
6、安全可靠性高,系统具有过电压、过电流及放电保护功能,可保护人身设备安全。
7、试验结果可打印。
8、可升级操作软件。
电压型逆变器高压串联谐振技术研究
       串联谐振技术应用在感应加热、逆变焊机等高频逆变器中,能实现主开关管的ZCS或ZVS,有效提高功率因素,实现大功率输出。本文介绍一种高频高压串联谐振技术,它将三相市电经整流与逆变后输出中压方波,升压变压器将逆变器的输出提升到一定电压再利用变压器的漏感与负载串联谐振,达到所要求的负载电压。此技术应用前景广阔,在臭氧发生器、材料表面处理及污水净化中都有应用。


2系统结构及工作原理


       图1给出了高压串联谐振电源系统框图。本电源是为材料表面处理设备研制的。它包括:三相AC/DC变换器、电压型半桥串联谐振逆变器、超音频升压变压器和负载。中试控股超音频变压器用于负载阻抗匹配,逆变器选用IGBT模块,工作频率约为20kHz。系统工作时,呈现小感性,为零电流导通。对于感性负载,在一个工作周期中,功率器件导通的顺序是二极管在先,IGBT在后,这就保证了IGBT在零电流条件下导通(ZCSON),导通后电流上升速度受到谐振电路的限制,因此,IGBT的开通损耗很小。另外如图2所示,IGBT的吸收电容Cr1和Cr2的接入,限制了IGBT关断时的电压上升率,减小了关断损耗。


利用负载谐振的RLC串联谐振电路其谐振频率为fo=(1)


       逆变器主电路与阻抗特性如图2所示。逆变器输出的是高频方波,变压器的漏感与容性负载谐振,电流波形接近理想正弦波。

 

 

 

 

 

 

 

 

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