一、应用范围

变频串联谐振成套试验装置是运用串联谐振的原理，利用励磁变压器激发串联谐振回路，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的交接和预防性试验。

适用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV交联聚乙烯电力电缆交流耐压试验

适用于66KV、110KV、220KV、500KV、GIS交流耐压试验

适用于大型发电机组、电力变压器工频耐压

适用于电力变压器的感应耐压试验

二、主要性能指标及特点

2．1主要技术指标

（1）工作温度范围：-10~45℃

（2）工作湿度范围：≤90%

（3）海拔：≤1000m

（4）供电电源电压：380V±10%、三相或220V±10%、单相（10KW及以下）50/60Hz

（5）供电电源容量：0-300KW

（6）额定输出电压：0-1000KV

（7）额定输出容量：0-35MVA

（8）工作频率范围：30-300Hz（亦可根据用户要求放宽频率范围）

（9）频率调节分辨率：0.02Hz；不稳定度≤0.05%

（10）噪音：≤60dB

（11）系统测量精度：1级

（12）输出波形：正弦波，波形畸变率≤1%

（13）电抗器Q值：30-120

（14）系统具有IGBT、过电压、过电流、试品闪络等全自动保护

2．2主要特点

2．2．1体积小、重量轻，适合于现场使用

变频控制器集调压、调频、控制及保护功能为一体，省去了笨重的调压器，而且操作方便、读数直观。由于系统Q值较高（30-120），有效地解决了由于电源容量的不足对现场试验的制约。当电压等级较高时，电抗器采用多级或叠积式结构，便于运用输及现场安装。

2．2．2安装可靠性高

变频装置采用先进的设计思想、高品质的IGBT及驱动回路使输出波形失真度小，频率输出稳定性好，具有良好的IGBT、过电流、过电压（保护值可根据需要人为整定）以及放电保护功能，可保护设备及人身的安全；当试品放电或击穿时，由于谐振条件被破坏，短路电流小，只有试品试验电流的1/Q，避免了因击穿对试品造成的损坏。

2．2．3试验的等效性好

采用接近工频（30HZ-300HZ）的交流电压作为试验电源，无论是在等效性和一致性上都与50HZ/60HA的工频电源非常接近，保证了试验结果的可靠性和真实性。

目前在国际和国内已有越来越多的交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原有的充油油纸绝缘的电力电缆。但在交联电缆投运前的试验手段上由于被试容量大和试验设备的原因，仍沿袭使用直流耐压的试验方法。近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。有的研究观点认为结构具有存储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放掉直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿。国内一些研究机构认为，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同。直流试验也不能真实模拟运行状态下电缆承受的过电压，并有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺上的缺陷。因此，使用非直流的方法对交联电缆进行耐压试验就越来越受到人们的重视。同时，各种大型变压器的交流耐压试验，火力及水力发电机的交流耐压实验也定期进行。这些设备的试验要求的试验设备容量大，通常情况下采用谐振的办法进行试验，但必须是在工频条件下或等效工频条件下进行。等效工频条件一般采用45-65Hz 的频率范围，但很多试验单位要求50Hz试验电源对这类设备进行交流耐压试验。

 电力系列BPXZ 变频串联谐振试验装置介绍主要用于10kV、35kV、110kV的交联橡塑电力电缆，66kV、110kV、220kV 组合电器(GIS)的变频交流耐压试验，水力和火力发电机或电力变压器等的工频交流耐压试验。其基本原理是采用可调节（30--300Hz）串联谐振试验设备与被试品电容谐振产生交流试验电压。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。因此现在大多采用变频谐振，可以得到更高的品质因数（Q 值），并具有自动调谐、多重保护、以及降低噪音、灵活的组合方式、单件重量轻等优点。

主要特点

1. 调频及功率元件使用最先进的日本进口的优质元器件；

2. 充分利用公司现有资源，完全独立自主开发和设计及生产该设备的所有组成部分：变频电源、励磁变压器、高压电抗器、电容补偿器和高精度电容分压器；

3. 具备全自动（自动调谐、自动升压）、全手动（手动调谐、手动升压）以及半自动（自动调谐、手动升压及手动调谐、自动升压）的多种功能，可任意切换使用；

4. 具备试验电压、加压时间、报警电流整定、报警电压整定、频率范围、起始电压的设置；

5. 具备放电保护功能，在试品发生闪络时，或其他原因造成的谐振回路突然失谐，变频控制电源立即自动快速切断输出，并显示保护类型和闪落电压值；

6. 测量显示输出电压、输出频率及加压时间、保护动作类型等相关信息，在试验完成时电压自动下降到零位；

7.大液晶全中文界面平台技术，全触摸屏操作,数据保存.

8. 技术特点要点归纳：

    8.1 先进的数字、功率技术：功率器件采用国外最新推出的集驱动、保护和功率变换为一体的智能功率模块（IPM），

          极大的提高了整机的可靠性，减少了体积和重量。

    8.2 完备的保护功能：

          过电压保护：保护值可设置，动作时间小于1毫秒；

          双重过电流过热保护：大功率器件自身保护和软件保护相结合，动作时间小于10 微秒；

          闪络保护：动作时间小于1 毫秒，并可记录下闪络电压值；

          零位保护：零电压启动。

    8.3 独特的四种工作模式：

          手动试验：手动寻找谐振点并手动升压到所需电压，按键后自动计时；

          自动试验：根据设置自动寻找谐振点后自动升到设定电压后自动计时；

          自动调谐手动升压：根据设置自动寻找谐振点后，需手动升电压到所需的电压值，按“自动计时”键后自动计时；

          手动调谐自动升压：手动寻找谐振点，根据设置自动升压后自动计时。

    8.4 友好的人机接口：

          专用的DSP 显示平台，大容量的数据存储器，大屏幕LCD 显示；

          丰富的帮助应用信息，帮助你现场分析试验发生保护动作时可能出现的问题；

          可保存200 次测试数据;

          具有调频时显示频率－电压波形曲线，直观的观察到是否寻找到谐振点；

          扫频范围可以在规定范围内任意设定，扫频方向可以向上向下任意选择，方便用户操作；

          对于那些需要在50Hz 条件进行试验的试品（比如发电机），我们采用了调频调感技术，我们的电抗器电感值可以根据试验需要进行适当调节，

          压紧装置可以保证降低在通电时电抗器的噪音；

    8.5 独特的结构设计：调频电源控制箱的接入和输出采用插接和螺丝连接两种方式，安全、方便、可靠、美观精致；

          电抗器采用独特的环氧浇注工艺，防潮防颠震；

          整体色彩和外型由专业的设计公司专门设计，美观大方。

 串联谐振检测系统装置在负荷大而溶性低且耗损低的一切髙压检测运用中被普遍接纳。比如电线电缆，功率因素效正电力电容器，耦合电容器，汽体绝缘层开关柜,发电机组绕阻，中试控股变电器释放的工作电压检测及其复合绝缘子,能够 在试验室中安裝详细的变频串联谐振检测系统软件以开展加工厂检测，还可以将其安裝在托车或货车上，进而为已安裝的电源插头或别的已安裝的机器设备(比如发电机组或开关柜)的当场检测出示协调能力。

读懂变频串联谐振系统这七项优势很重要

  变频串联谐振系统软件与可变电系统谐振装置软件的不同点取决于，中试控股它是根据调节检测工作电压的頻率,而不是根据以固定不动頻率调节电感器来将其自动调谐到给出的溶性负荷的。

  1.系统软件沒有主题活动构件

  2.沒有要维护保养的机械结构

  3.磁芯能够 设计方案成具备遍布的空隙，以减少规格和净重

  电力工程电子产品容许三相键入联接以完成平衡负荷

  根据减少頻率，能够 检测比开关电源頻率更大的电容器负荷

  4.与VI系统软件(25:1)对比，VF系统软件具备更宽的调节范畴(100:1)

  变频串联谐振系统软件具备可变性电感器系统软件的优势:

  系统软件在闪络期内失谐，以避免电流量追随负荷

  5.实际操作具备高品质因数，可降低输入功率要求

  6.检测输出电压波型的谐波失真极低

  7.系统软件电感器当做主开关电源上PD的当然过滤器

  以上是变频串联谐振装置的优势所在，相信通过这个篇文章的中试控股让您对变频谐振和电感串联谐振系统装置区别有了更深刻的了解，在选购时对串联谐振装置有了一个基础认识。

1. 75MW水力发电机交流耐压试验，出口电压≤13.8kV，电容量≤0.823μF，试验频率为45-65Hz，试验电压不超过30.6kV。

2. 57.5MW水力发电机交流耐压试验，出口电压≤10.5kV，电容量≤0.75μF，试验频率为45-65Hz，试验电压不超过24kV。

3. 35MW水力发电机交流耐压试验，出口电压≤10.5kV，电容量≤0.9036μF，试验频率为45-65Hz，试验电压不超过24kV。

二、采用标准

本变频串联谐振耐压试验装置的制造、试验和验收除了应满足本技术要求外，还应符合如下标准：

l GB 1094.1—1996 中试控股电力变压器第1部分：总则GB 1094.2—1996 电力变压器第2部分：温升

l GB 1094.5—1985 电力变压器第5部分：承受短路的能力

l GB/T 2900.15 电工术语变压器、互感器、调压器和电抗器

l GB/T 11920—1989 电站电气部分集中控制装置通用技术条件

l GB/T 16927.1—1997 高电压试验技术第1部分：一般试验要求EQV IEC 60060-1：1989

l DL/T849.6-2004          高压谐振试验装置通用技术条件

l GB10229-88            《电抗器》

l GB50150-2006     《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》

l DL/T 596-1996          《电力设备预防性试验规程》

l GB1094.1-GB1094.6-96   《外壳防护等级》

技术要求

一）、特点及主要功能

1) 内部由嵌入式触摸屏控制,操作功能得到优化,操作简单

2) 自动扫频,寻找谐振点.频率范围20-300Hz,可手动设置扫频范围,扫频最大耗时1.5分钟(全频扫). 频率分辨率0.01Hz

3) 自动试验,用户可设置试验程序,系统自动按设置的程序完成试验过程

4) 自动试验时,自动跟踪系统的谐振状态,当谐振状态发生变化,超过设置的区域时,系统自动跟踪谐振点.在整个过程中保证系统工作在最优出力状态，调频时绘制频率电压曲线。

5) 耐压时自动跟踪电压,中试控股电压正常波动时自动调整电压到目标电压,由用户根据试验情况进行操作

6) 全压输出保护：在调压过程中，严格保证变频电源不会全电压输出

7) 软件经过严格模拟运行检验，运行安全、稳定、可靠

8) 自动保存试验数据,数据查询功能,根据查询条件查询以往的试验数据；                                                                                                                       

9) 液晶显示屏可显示电源电压和电流；高压输出的频率、电压、电流

10) 保护功能：具有断电、过流、过压及闪络保护功能；

a) 过电压保护：可人工设定过电压保护值；当整套装置的输出电压达到保护整定值时，自动切除整套装置

b) 过电流保护：可人工设定过电流保护值；当整套装置的输出电流达到保护整定值时，自动切除整套装置

c) 击穿保护：中试控股具有放电或闪络保护功能，当高压侧发生对地闪络时，自动切除整套装置。不会对试验设备和人身造成伤害，变频电源内电子元件不会击穿

d) 断电保护：试验电源断电后，装置能快速保护

11) 变频电源内部结构及其各元器件在经过正常的公路、铁路运输后，相互位置不变，不损坏，紧固件不松动

12) 外观及操作界面充分采用人性化设计，美观大方，操作简便

二）、主要技术指标

1、装置容量确定：（以第一项试验为例）

     75MW水力发电机交流耐压试验，出口电压≤13.8kV，电容量≤0.823μF，试验频率为45-65Hz，试验电压不超过30.6kV。

频率取50Hz

试验电流 I=2πfCU试=2π×50×0.823×10-6×30.6×103=7.91A

对应电抗器电感量 L=1/ω2C=12.3H

设计四节电抗器，单节电抗器为87.5kVA/35kV/2.5A/49.2H

    装置容量定为350kVA/35kV;分四节电抗器，电抗器单节87.5kVA/35kV/2.5A/49.2H通过组合使用能满足上述被试品的试验要求。

2.  主要技术参数

l 额定容量：350kVA；

l 输入电源：单相380V电压，频率为50Hz；

l 额定电压：35kV；

l 额定电流：10A；

l 工作频率：30-300Hz；

l 波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%；

l 工作时间：额定负载下允许连续15min；

l 温    升：额定负载下连续运行15min后温升≤65K；

l 品质因素：装置自身Q≥10(f=45Hz)；

l 保护功能： 中试控股对被试品具有过流、过压及试品闪络保护(详见变频电源部分)；

l 测量精度：系统有效值1.5级；

近年来，采用变频串联谐振原理进行交流耐压试验，是变电站高压设备绝缘检验最常见的试验方法，这种试验装置得到广泛的应用。本文希望通过总结串联谐振试验过程中遇到的常见问题，从而分析原因、得到常见问题的解决方法。

串联谐振试验常见的问题有哪些呢？

1、变频源主机找不到谐振点。

2、变频源主机复位。

3、装置Q值偏低，即电压升不上去，或升不高。

4、供电电源跳闸。

串联谐振.jpg

串联谐振试验装置的构成及特点：

串联谐振装置是运用串联谐振原理，使回路产生谐振电压加到试品上，串联谐振装置目前分为变频式和调感式两大类。串联谐振装置主要由变频源（变频式）、高压电抗器、可调式电抗器（调感式）、电容分压器、激励变压器等几部分组成。广泛用于电力电缆、电力变压器、水力发电机、GIS等大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验！串联谐振装置具有需求电源容量小、设备重量体积小、改善输出波形、防止短路电流烧伤、不会出现恢复过电压等优点。完全满足GB50150-2006以及DL/T849.6-2004标准中各项指标的要求。

工作中常见的解决方法

 1．变频源主机找不到谐振点。

 原因：1） 系统谐振点在主机的输出频率范围之外；2） 系统接线错误；　3） 系统未可靠接地；4） 高压采样反馈信号开路或连接不可靠；5） 试品有故障。

排除方法：　

1）检查接地装置可靠，接地连接线是否有断开点；2）检查励磁变压器的高低压线圈的通断；3）检查每一只电抗器的通断；4）检查分压器的信号线的通断；5）检查分压器的高低压电容臂的通断；6）装置自身升压时没有谐振点，还需要检查补偿电容器的通断；      

2．主机复位

原因：主机供电电源波动；外界强磁场干扰；主机未可靠接地；

 3．装置Q值偏低，即电压升不上去，或升不高。

 现象：

1）调谐曲线是一条曲线，有较低的尖峰； 2）试验时一次电压较高，高压却较低，甚至在没有升到试验电压时，一次电压已经到达额定电压，回路自动降压；

原因：

1）电抗器与试品电容量不匹配，没有准确找到谐振点；　2）试品损耗较高，系统Q值太低；3）励磁变压器高压输出电压较低；4）高压连接线过长或没有采用高压放晕线。

排除方法：

1）将补偿电容器并接入试验回路，加大回路电容量；2）尽可能将多只电抗器串联，提高回路电感量；3）提高励磁变压器的输出电压；4）干燥处理被试品，提高被试品的绝缘强度，减少回路的有功损耗；5）一般在设备较高电压输出时，采用高压放晕线，或将普通高压输出线改为较短的连线，一般不超过5米。

4.电源跳闸。

原因：合闸瞬间电流过大；谐振系统回路短路。

排除方法：

1） 更换更大电流的空气开关（或者短时脱开漏电保护）、2） 检查谐振系统回路是否短路

变频串联谐振由变频电源、激磁变压器、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；调频功率输出经激励变压器耦合给串联谐振回路，提供串联谐振的激励功率。 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。变频谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验。

  我们先来熟悉一下产品吧。XZB系列变频串联谐振是中试控股自主研发的一款电缆专用便携式变频谐振升压装置，能够用于电力、冶金、石油、化工等多个能源行业。它采用了调节电源频率的方式，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。这种高压试验方法在国内外已经得到广泛应用，也是目前最流行的一种试验方法。  

 变频串联谐振的优势主要体现在以下几个方面：

  1.性能稳定、操作安全。变频串联谐振采用了专用的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0.1 Hz；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，在最小重量下确保仪器稳定和安全。

  2.体积小、重量轻、现场取电方便。35kV及其以下电压等级的电缆使用数量多，试验工作量大，更需要体积小、重量轻的便携式电缆耐压试验装置，BPXZ-HT变频串联谐振便应运而生。该装置要求单个人能现场搬动的部件重量不超过30kg，要求两个人能现场搬动的部件重量不超过60kg，适合现场搬运。变频串联谐振采用220V单相电源或380V单电源，现场取电非常方便。 

  3.能够满足各类电缆的要求。XZB系列变频串联谐振电抗器部分采用干式环氧浇注，美观可靠，适合各类电缆的要求。110kV及以上电压等级电缆耐压试验采用油浸式电抗器，在单体重量超过100kg时，专用小型电动吊车。

变频谐振由隔离变压器、调频调压电源、激励变压器、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；调频功率输出经激励变压器耦合给串联谐振回路，提供变频谐振的激励功率。 

  通用注意事项：

 1.本试验设备应由高压试验专业人员使用，使用前应仔细阅读使用说明书，并经反复操作训练。

 2.操作人员应不少于2人。使用时应严格遵守本单位有关高压试验的安全作业规程。

 3.为了保证试验的安全正确，除必须熟悉本产品说明书外，还必须严格按国家有关标准和规程进行试验操作。

 4.各联接线不能接错，否则可导致试验装置损坏

 5.本装置使用时，输出的是高电压或超高电压，必须可靠接地，注意操作安全。

 2常见故障原因及排除：

 1.风扇不能启动：

 急停、故障保护、失谐保护后，没有按“故障复位”；

 内部温度过高，功率元件热保护；

 排除方法：关断仪器电源，将仪器静置30分钟左右，重新开启电源，按仪器面板上的“复位”键，再启动仪器。

　  如果依然不能启动风扇，请和厂家联系，不可拆卸仪器！

 2.自动调谐不能完成，找不到谐振点：

 现象：调谐曲线完全是一条直线，调谐完成后仪器提示没有谐振点

 原因：回路接地不好，试验回路接线错误，装置某一仪器开路

 排除方法：检查接地装置可靠，接地连接线是否有断开点；

　　　　　检查励磁变压器的高低压线圈的通断；

　　　　　检查每一只电抗器的通断；

　　　　　检查分压器的信号线的通断；

　　　　　检查分压器的高低压电容臂的通断；

　　　　　装置自身升压时没有谐振点，还需要检查补偿电容器的通断；

 3.如果所有部件正常，依然没有谐振点

 现象：调谐曲线是一条曲线，有较低的尖峰；

 试验时一次电压较高，高压却较低，甚至在没有升到试验电压时，一

 次电压已经到达额定电压，回路自动降压；

 原因：电抗器与试品电容量不匹配，没有准确找到谐振点；

　　　  试品损耗较高，系统Q值太低；

　　　  励磁变压器高压输出电压较低；

 排除方法：将补偿电容器并接入试验回路，加大回路电容量；

　　　　　  尽可能将多只电抗器串联，提高回路电感量；

　　　　　提高励磁变压器的输出电压；

　　　　　干燥处理被试品，提高被试品的绝缘强度，减少回路的有功损耗；