中试控股技术研究院鲁工为您讲解：变频谐振耐压试验装置（电力院）

ZSBP-540kVA/270kV变频谐振试验装置

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参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频谐振试验装置：变频串联谐振耐压试验装置采用了调节电源的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，是当前高电压试验的一种新的方法和潮流，在国内外已经得到广泛的应用。
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0.1Hz；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，在小重量下确保仪器稳定和安全。

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。元器件（纯进口）：功率器件：德国英飞凌，模块：日本富士IGBT，芯片：英特尔等

技术参数及功能描述
1、技术参数
? 输入电源:
电压： 380/220V±10%
频率： 45/65Hz
? 输出电压：0-500V；
? 输出波形：正弦波
? 频率调节范围：30-300Hz
? 频率分辨率：0.01Hz
? 频率稳定度：0.1%
? 频率步进值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
? 电压分辨率：0.1kV
? 电压测量精度：1.5%
? 电压步进值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
? 运行连续工作时间：60分钟
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 25kW 台 1
2 励磁变压器 12.5kVA 台 2
3 高压电抗器 90kVA/45kV 台 6
4 电容分压器 270/0.001 台 1
5 电容器 60KV 台 1
6 附件箱 含测试线一套 套 1
激励变压器接线用法：
用于10kV电缆的耐压装置，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压低一些的电压端，比如接线找1-2kV的接线端子；
用于35kV电缆的耐压装置，35kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，一般接电压较高一点的电压端，比如接线找3-4kV的接线端子；
用于110kV电缆的耐压装置，110kV电缆的耐压，激励变高电压输出部分和电抗器之间连接，比如接线找4-6kV的接线端子；
激励变什么情况下用串联和并联，高电压小电流试验一般采用串联，比如变压器，开关，GIS等试验，激励变就要采用高电压的电压端子接线，这时激励变外部端子就要串联使用；低电压大电流试验一般采用并联，比如电缆，发电机等试验，激励变就要采用低电压的电压端子接线，这时激励变外部端子一般就要并联使用。
、注意事项
? 激励变使用时，高压尾X必须接地（实物已连接），成套设备的接地均需通过分压器接地端接地，再与试品的地网相连，保证一点接地。
? 激励变压器使用时可以串并联使用，联结方法见激励变压器面板提示。
? 使用时各根高压导线应拉直腾空（特别是高压硅胶线），以避免对地起晕。
? 请严格按照说明书规定的连线方式连接使用,否则将会对该设备造成损坏。
若线路接通后无法找到谐振点而不能升压，则很可能是回路没有接通，则应检查线路是否接通
手动/自动试验
1、手动试验
检查试验线路,确保线路无误后，合上电源开关。仪器显示如下图：
（1）按【手动试验】键进入试验参数设置.（见下图）包括以下参数：
试验电压设置
【参数设置】在设置参数过程中，每次设完当前参数按下小键盘上OK才能进入下一项设置（不是界面上确定键）
【试验电压】试验过程中要升到的目标电压值。
【耐压时间】试验过程中的耐压时间，时间到自动停机（最大99分钟）。
【分压变比】高压分压器的分压比（分压变比是根据当前分压器的实际变比值填入，注意不能填错，否则高压测量数据出错。）
【过压保护】试验过程中的最高电压，默认为目标电压1.1倍，用户可自己设置，但不能超过1.1倍。试验电压超过此设定值则保护停机
【过流保护】试验过程中的最大电流设定值，超过则保护停机
2、手动试验中手动调频手动升压；（1） 此时调节频率加和减寻找谐振点（寻找扫频过程中某一点的最高电压值，并且“测频”的频率值应与试验频率接近）谐振点找到后调节电压加和减开始升压。
（2）升到目标值后设备自动开始计时，此时设备会提示正在耐压，耐压时间由黑色变成红色倒计时。（见下图中耐压时间数字部分）
重点推荐使用---2.2 手动试验中自动调频手动升压(简称半自动试验) 
1.按下扫频键后40秒钟自动找到谐振点
2.找到谐振频率点之后提示：
3.此时有两种选择；按下手动升压后，就需要人来控制升压，点击调压+，- 键就可以达到你所需要的目标值；按下自动升压机器就会完成你所需要的目标值。
当升压到所需要的目标值后如下图：
4.升到目标值后设备自动开始计时，此时设备会提示正在耐压，耐压时间由黑色变成红色倒计时。（见下图中耐压时间数字部分）计时结束后控制箱会自动降压停机。

设备遵循标准     
《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》   GB50150-2006
《水轮发电机组安装技术规范》               GB/T8564――2003
《高压谐振试验装置》                       DL/T 849.6—2004  
《电抗器》                                 GB10229.88
《电力设备预防性试验规程》                  DL/T596-1996
《耦合电容器和电容分压器》                  IEC358(1990)

为了防止电击，接地导体必须与地面相连。在与本产品输入或输出终端连接前，应确保本产品已正确接地。
注意所有终端的额定值：为了防止火灾或电击危险，请注意本产品的所有额定值和标记。在对本产品进行连接之前，请阅读本产品使用说明书，以便进一步了解有关额定值的信息。
在有可疑的故障时，请勿操作：如怀疑本产品有损坏，请本公司维修人员进行检查，切勿继续操作。
请勿在潮湿环境下操作
请勿在易爆环境中操作
保持产品表面清洁和干燥

  串联谐振式逆变器采用电压源供电,在输入端并接有大的滤波电容,在逆变器发生短路故障时,由于电容器上电压不能突变,瞬时放电电流将会很大,极易造成功率管的过流损坏,此时必在功率器件的允许短路时间内采取保护措施,可以通过研制合理有效的保护电路予以克服。相反,并联谐振式逆变器采用电流源供电,逆变器输入端末端串接有一大滤波电感,在逆变器发生短路故障时,短路电流的上升将会受到此滤波电感的抑制,功率器件的短路保护就相对比较容易实现。但是,为了能使电感上的能量及时释放,必须时刻保持电感通路,当逆变器负载开路时,就会在电感上感生很大的电动势,并加在开关管上,极易造成开关管的过压击穿,负载开路保护相对困难。

  由于串联谐振逆变器输出电压高,电流小,对槽路布局要求较低,感应加热线圈与逆变电源的距离远时对输出功率的影响很小,当采用同轴电缆或将来回线绞接在一起铺设时影响则几乎可以不计。并联逆变器则由于电压低,电流大而对槽路布线要求很高。感应加热线圈与逆变电源尤其是谐振电容器的距离应尽量靠近,否则两者之间的引线的分布电感会改变负载电路的结构,使逆变器工作受到很大影响。

  综合以上几点的对比情况,在需要频繁起停,适合复杂工况的超音频感应加热应用中,选择串联逆变器结构更为合适。同时,为了改善开关状态,防止开通时有过大的尖峰电流,实现开关管的,需要使负载工作于感性状态,即开关频率略大于谐振频率。

电容器充电电源发展概况

  与传统的高压直流电源不同的是，在脉冲功率领域，高压电容需要在充电到预设 值后瞬时放电，产生很大的脉冲功率，然后再充电，重复上述过程，电容电压变化

  电容器充电技术有多种不同的分类方式，比如，按照工作频率分，有工频充电和高频充电，按照充电方式分，有恒压充电和恒流充电。目前，主要有以下三种充电方式：带限流电阻的传统高压直流充电，工频LC谐振式充电电源以及高频开关变换器充电电源。   

  (1)带限流电阻的高压直流充电电源 其充电原理图如图 1.2 所示，在充电阶段，高压直流电源经限流电阻对电容器充电 直至电容电压与电源电压相等；在放电阶段，电容器对负载瞬间放电，发出脉冲功率， 限流电阻起到隔离高压直流电源和负载的作用。这种充电方式非常简单而且可靠，成 本低廉，但是充电效率很低，最高只能到 50%，而且充电过程非线性，前期充电电流 非常大，但是后期却太慢，只能适用于低重复频率的场合。

  （2）工频 LC 谐振式充电电源 其充电原理图如图 1.3 所示，基本原理是由 LC 构成的谐振系统，当  w2 LC =1时，充电电源的电流达到一个恒定值，实现对充电电容线性充电，因此充电速度较快。但 是缺点也很明显，因为是工频充电，充电精度和充电稳定性不可能太高，而且工频变 压器体积庞大、笨重，不利于实现小型化、集约化和模块化。