中试控股技术研究院鲁工为您讲解：耐电压强度试验机

ZSBP-240KVA/240KV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-240KVA/240KV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-240KVA/240KV变频串联谐振耐压试验装置

一、适用范围
1. 110kV变电站开关、母线、GIS等电气设备的交流耐压试验，试验频率为30-300Hz,试验电压不超过230kV。
2．110kV及以下电压等级变压器中性点交流耐压试验，电容量≤0.02μF，试验频率为45-65Hz，试验电压不超过95kV。（此处以20000pF为主）
3. 35kV及以下电压等级变压器交流耐压试验，电容量≤0.01μF，试验频率为45-65Hz，试验电压不超过85kV。
4. 10kV及以下电压等级变压器交流耐压试验，电容量≤0.01μF，试验频率为45-65Hz，试验电压不超过35kV。
装置容量定为250kVA/250kV/50kV，分5节电抗器，电抗器单节为50kVA/50kV/1A/100H通过组合使用能满足上述被试品的试验要求。
试验时设备使用关系列表
设备组合
被试品对象 电抗器
50kVA/50kV  5节 激励变压器
输出端选择
35kV变压器交流耐压 使用电抗器2节串联 3kV
110kV变压器交流耐压 使用电抗器4节串联 6kV
110kV变电站电气设备 使用电抗器5节串联 6kV
二、系统主要性能及参数
1、电源电压：   220V/380V±10%、50Hz；
  2、额定容量：   250KVA；
  3、输出电压：     250KV 
  4、输出电流：     1A， 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10KW                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: 0KW
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：28Kg   
2、 励磁变压器10KVA            1台
a) 额定容量:    10KVA
b) 输入电压:     250V
c) 输出电压：   3KV；6KV;
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：    60Kg ;
3、高压电抗器 48/48       5台
a) 额定容量：   50KVA
b) 额定电压：   50KV
c) 额定电流：  1A
e) 品质因素：  Q≥30 
f) 结    构：  干式；
    g)  重    量：  48Kg/台
h) 连续运行时间：≥ 1小时




4、 电容分压器   250/0.001                1台
a) 额定电压：    250KV
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：    30Kg
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             
序号 设备名称 型号规格 单位 数量
1 变频电源 10KW 台 1
2 励磁变压器 10KVA 台 1
3 高压电抗器 48/48(50KV/1.0A) 台 5
4 电容分压器 250/0.001(250KV) 台 1
5 附件箱 含测试线一套 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-240KVA/240KV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。

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ZSBP-240KVA/240KV变频串联谐振耐压试验装置

谐振即物理的简谐振动，物体的加速度在跟偏离平衡位置的位移成正比，且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动。其动力学方程式是F=-kx。 谐振的现象是电流增大和电压减小，越接近谐振中心，电流表电压表功率表转动变化快，但是和短路得区别是不会出现零序量。 
收音机利用谐振现象收音机利用的就是谐振现象。转动收音机的旋钮时，就是在变动里边的电路的固有频率。忽然，在某一点，电路的频率和空气中原来不可见的电磁波的频率相等起来，于是，它们发生了谐振。远方的声音从收音机中传出来。这声音是谐振的产物。 
在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压与其中电流相位一般是不同的。如果调节电路元件（L或C）的参数或电源频率，可以使它们相位相同，整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下，电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。研究谐振的目的就是要认识这种客观现象，并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征，同时又要预防它所产生的危害。按电路联接的不同，有串联谐振和并联谐振两种。 
电感电压与电容电压等值异号，即电感电容吸收等值异号的无功功率，使电路吸收的无功功率为0；电场能量和磁场能量都在不断变化，但此增彼减，互相补偿，这部分能量在电场和磁场之间振荡，全电路电磁场能量总和不变 ；激励供给电路的能量全转化为电阻发热。为了维持振荡，激励必须不断供给能量补偿电阻的发热消耗，与电路中总的电磁场能量相比每振荡一次电路消耗的能量越少，电路的品质越好。 
谐振电路 

由电感L和电容C组成的，可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。在电子和无线电工程中，经常要从许多电信号中选取出我们所需要的电信号，而同时把我们不需要的电信号加以抑制或滤出，为此就需要有一个选择电路，即谐振电路。另一方面，在电力工程中，有可能由于电路中出现谐振而产生某些危害，例如过电压或过电流。所以，对谐振电路的研究，无论是从利用方面，或是从限制其危害方面来看，都有重要意义。

谐振危害 
由于谐波的存在，使得电压、电流的波形发生畸变，可致使变压器、旋转机电等电气装备的消耗增年夜；电容器尽缘老化加速，使用寿命缩短；引发系统内继电庇护和自动装配误动或拒动；干扰通讯旌旗灯号等风险。
当电网中谐波含量超越国家划定，就必需接纳措施消除或抑制谐波，电力系统多采用滤波器装配来消除谐波。谐振可致使系统一定范围内的过电压和过电流。谐振过电压不仅风险装备的尽缘，而且发生年夜的零序电压份量，泛起子虚接地和不准确的接地指示，并使小容量的异步机电发生反转。延续的过电流会引发PT熔件熔断甚至烧毁PT。在发生谐振时，运行人员应凭据电压、电流的异常指示，判断谐振类型及可能发生的缘由，并判断接纳措施，避免事故发生。
在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC=XL，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。


串联谐振一般是由变频电源、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式；分压器并联在被试品上，用于测量被试品上的谐振电压，并作过压保护信号。
串联谐振原理
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。
串联谐振产品优点
1. 所需电源容量大大减小。系列串联谐振试验装置是利用谐振电抗器和被试品电容产生谐振，从而得到所需高电压和大电流的，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倍（Q为品质因素）。
2. 设备的重量和体积大大减小。串联谐振电源中，不但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小，一般为普通试验装置的1/5——1/10。
3. 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，有效地防止了谐波峰值引起的对被试品的误击穿。
4. 防止大的短路电流烧伤故障点。在谐振状态，当被试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐（电容量变化，不满足谐振条件），回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而采用并联谐振或者传统试验变压器的方式进行交流耐压试验时，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。所以，串联谐振能有效地找到绝缘弱点，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。被试品发生击穿闪络时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧立刻熄灭，装置的保护回路动作，切断输出。