中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆耐压谐振试验装置（计量院）

ZSBP-108KVA/108KV变频串联谐振耐压试验装置

全自动模式、半自动模式、手动模式

实时显示试验状态，用户可根据试验状态进行相应操作。

参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频串联谐振耐压试验装置：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

串联谐振试验中控制逆变器的方法有调幅控制和脉冲调频控制两种。脉冲频率调制方法实现起来比较简单，可以在下面两种情况下使用。 
1 )如果负载对工作频率范围没有严格限制,这时频率必须跟踪,但相位差可以存在而不处于谐振工作状态。 
2 )如果负载的Q值较高,或者功率调节范围不是很大,则较小的频率偏差就可以达到调功的要求。 
脉冲频率调制方法的主要缺点是工作频率在功率调节过程中不断变化,导致集肤深度也随之而改变,在某些应用场合如表面淬火等，集肤深度的变化对热处理效果会产生较大的影响,这在要求严格的应用场合中是不允许的。 
变频串联谐振试验装置是用于鉴定电气设备绝缘强度，它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义，也是用来保证设备绝缘水平,避免发生绝缘事故的重要手段。因为变频串联谐振试验装置能充分反映电气设备在交流电压下运行的实际情况，能真实有效的发现绝缘缺陷。 

参数
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。
1、输入:电压220V或者380V ±10%
2、频率：45/65Hz
3、输出电压：0-250V
4、输出波形：正弦波
5、频率调节范围：30-300Hz
6、频率分辨率：0.01Hz
7、频率稳定度：0.1%
8、频率步进值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
9、电压分辨率：0.1kV
10、电压测量精度：1.5%
11、电压步进值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
12、运行连续工作时间：60分钟

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。
该装置主要针110kV及以下电缆等所有电气主设备的交流耐压试验设计制造。电抗器采用多只分开设计，既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求，又能满足象6kV电缆这样的低电压的交流耐压试验要求，具有较宽的适用范围，是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。
该装置主要由变频电源、激励变压器、电抗器、电容分压器组成。
我公司调频谐振装置主要功能及其技术特点：
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。
整个装置单件重量很轻，最大不超过60kg，便于现场使用。
装置具有多种工作模式，方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。
工作模式为：全自动模式、半自动模式、手动模式、
能存储，存入的数据编号是数字，方便的帮助用户识别和查找。
装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，同时液晶大屏幕显示测频和试验频率一致，方便使用者直观了解是否找到谐振点。
采用了ARM平台技术，可以方便的根据用户需要增减功能和升级，也使得人机交换界面更为人性化。
技术特点归纳：先进的数字、功率技术；功率器件全部采用的德国英飞凌，日本富士的IGBT智能模块，芯片采用英特尔的原装器件等

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。

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

下文我们来讨论一下串联谐振装置的品质因数。

串联谐振品质因数也可以称为Q值，通常用Q来表示，是谐振电路中一个非常重要的电气参数，串联谐振品质因数是电学和磁学的量，表示储能原件在谐振电路中所储存能量与每周期损失能量的质量指标，串联电路回路中原件的Q值等于电抗与等效串联电阻的比，元件的Q值越大，用该原件的电路选择性越强。

串联谐振品质因数计算方法：

品质因数的大小决定谐振电路曲线的尖锐程度，而尖程度是与电路中的能量有关，所以品质因数的最原始定义为：

串联谐振装置的品质因数与计算方式

在由电容电感电阻组成的电路中，储能元件是电感和电容，耗能元件是电阻，所以上图公式又可以写成：

串联谐振装置的品质因数与计算方式

从以上论述中得知：电路中总的瞬时储能也是一恒定值，几位储存的最大能量，电路中消耗总能量为：

串联谐振装置的品质因数与计算方式

以上总结为：

一般RLC串联谐振电路品质因数计算问题，应从品质因数原始入手，得出一般的RLC谐振电路的品质因数的计算方法，即先计算端口的阻抗值和导纳，得到等效R、L、C参数，然后套用串、并联谐振电路的品质因数计算公式即可。串联谐振中频炉的工作原理

中频电炉的内部结构：

串联谐振中频电炉的内部结构示意图

如图2-1所示，电炉炉衬的主要材料是二氧化硅，它的耐热温度最高可以到达1650C。电炉的周围是由感应线圈以及不锈钢丝网环绕组成的，其中感应线圈与中频电源直接连接，并且通过交频磁通来对电炉进行加热;不锈钢丝网与漏炉保护电路直接连接，它是保护电路的一部分。在科学技术的带领下，感应加热电源根据各种各样的需求，形成了不同模式：

① 整流器(AC-DC )

② 滤波环节(FILTER)

③ 逆变器(DC- AC)

④ 谐振槽路及负载(RESONANT TANK)

⑤ 控制及保护环节(CONTROL AND PROTECT)

电磁感应原理

根据电磁感应定律，我们可以得出：导体在交变的磁场下，感应电动势会从导体内部产生，感应电流会因为电流的闭合而产生，这便是感应加热的基本原理，也是电磁感应的基本原理。

感应加热效应

就感应加热而言，他有四种效应，他们分别是集肤效应、邻近效应、端部效应和圆环效应。感应电炉就是利用这四种效应来对负载进行加工的。通过将金属放入感应线圈中，并且对线圈的两端施以交流电压，进而在感应线圈中产生相应的交流电流，然后会产生出交变的磁场。在不断变化的磁场中，圆环效应便会产生，在线圈的内侧表面层之上电流会全部集中，而邻近效会产生于感应线圈与金属之间，集肤效应会出现在金属本体之上。综上为反应加热的效应全过程。

集肤效应

线圈导体产生的交变电流与金属坯料产生的涡流有着不均匀分布的电流密度，其中，电流密度的峰值将会在它的表层产生，并且按照指数函数的形式向中心部缓慢削弱，这便是集肤效应。

邻近效应

邻近效应指的是当通有交流电的两根导体相互距离短时，两者分别作用对方，这会更改电流的分布。倘若两根导体中电流的流通方向不同时，电流的最大密度会在导体内侧;倘若两根导体中电流的流通方向相同时，电流的最大密度会在导体外侧。

端部效应

在感应加热时，工件端部的温度常常与非端部的温度略有不同，这就是感应加热的端部效应。端部效应分为两部分，他们分别是坯料和感应线圈的端部效应。集肤效应与端部效应的不同之处在于，集肤效应主要是对金属坯料磁场分布的反应，而端部效应主要是对坯料和感应线圈端部磁场分布的反应。因为这个的不同，使得坯料的功率分布和加热温度遭受一些限制。

圆环效应

圆环效应是指当交变的电流在圆环形线圈上流动时，线圈导体的内侧出现最大电流密度。通常情况下，在环内的磁力线较多，而在环外较少，所以，外侧的电流线会比内侧的电流线穿过更多的磁通。综上，外侧的电流密度和总电势会比内侧的小很多。