中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆试验谐振调试装置（电科院）

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

 串联谐振耐压实验装置结构分析

1.1.1 电源

1. 380V的市电,详细接法请务必按照。

2. 4.4.0励磁变压器接法的说明中连接!

1.1.2 操作面板说明

 1. 电源开关：负责计算机部分的电源供给。

 2. 电源指示：总电源上电指示，空气开关合上时点亮。

 3. 复位：负载失谐、变频源过热以及其它保护动作后的故障复位。

 4. 停止：发生紧急情况的应急中断按键。

 5. 信号：用于接入分压器低压臂，最大电压 100V，输入阻抗 10M。

 6. 接地：用于系统安全接地。

 7. 液晶显示器：用于系统各参数、波形、菜单等的显示。

 8. 输入：电源接入。10KW 以下通过中间变压器接入，10KW 以上直接在 380V

电源电源的两根火线上接入。

 9. 输出：调频电源输出至励磁变压器输入。

 10. 大容量控制台的输入输出的接线柱在箱体背面的下部分。

 1.1.3 接通电源：

操作箱在上电后启动“电源开关”,“电源指示”灯亮，液晶点亮显示。注意：仪器两侧开孔处的风扇在运行则表示表示仪器内部功率器件正常工作。否则表示仪器内部过热或上次试验时没有复位。此时应该切断电源，将仪器置于通风处静置1小时左右，待内部适当降低温度后再启动电源。当风扇经常性的不启动时，建议立即与厂家联系。当设备出现不可恢复性故障时，请不要自行拆卸仪器。

 1.2.0 触摸屏显示器：调频电源的控制屏幕为全触摸屏，你只需要在屏幕上要操作的位置轻轻点击，即可以进行操作。

 1.2.1 开机后，液晶的显示界面如图 2 所示。

 1. 自动、手动：选择试验模式；

 2. 设置：各种试验参数的设置；

 3. 资料：查看和输出试验记录；

 4. 时间：设置试验时间；

 1.2.2 试验参数设置：在每次试验前必须正确设置当次试验是的各种参数！点击“设置”后，液晶的显示界面如图 3。

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 试验频率：选择自动调谐时的频率区间，自动调谐时在此区间内扫频。

 1.下限频率最高为 100HZ，上限频率最低为 150HZ。

 2.当第一次试验时建议采用 30HZ～300HZ 进行扫描。

 3.当已经知道大概频率范围时，可以选定在适当的频率段扫描，以减少试验时间。

 输出电压：设置调谐时输出电压的初此值。

 1. 对 Q 值较低的试品如发电机、电动机，初此值设定为 30～40V；

 2. 对 Q 值较高的试品如电力电缆、变压器、GIS 等，初此值设定为 10～15V。试验电压：设置试验电压的最高值。

 我们的电压跟踪系统具备自动校核较大电压波动的功能，但电网电压的波动幅度较小，由此而引起的高压电压的波动也在仪器的捕捉范围内，因此，我们强烈建议你在设置试验电压时，将“试验电压”的数值设定为比要施加的试验电压低 5％Ue。

 报警电压：设置试验电压的极限值，电压超过时自动终止试验。一般比试验电压高 10%。

 报警电流：设置输出电流的最高值。在不知道实际试验电流的情况下，一般将其设置成装置额定电流的 2/3。

 运行时间：设置试验电压的加压时间。00:01 指试验时间为 1 分钟，其余的依此类推。

 电压比：用于设置分压器的分压比。一般在出厂时已经设置完毕，现场试验时不能调整，以免计量的电压不对。之所以在界面上保存此项，是用于在一定的时候效验分压器。

 确认：移动需要设置的位置。当设置完某一参数后，点击“设置”自动保存该参数并进入下以设置项。

 1～0：数字键：选择需要设置的数值。

 020.00 位置：按数字时显示需要值。

 退格：改变设置位数。

 返回：设置完成后返回到图 2 界面。

 点击“返回”后，保存所有设置了的参数，进入到试验界面。

 注意：因为你是第一次使用我们的设备，建议在进行试验操作前仔细检查你的当次设置是否符合试验要求。具体做法就是在试验前你再次点击“设置”，进入图 3 界面，依次检查每一项参数，确认与试验要求符合后再点击“返回”进入待试验的图 2 界面。

 1.3 励磁变压器：

 1. A1、A2 等高压端的电压值是根据用户试品对象特殊设计的，不能接错。

 2. 一般在对试验电压低、电流大的试品试验时接较低电压端，反之接较高电压端。

 3.用于发电机、电动机耐压的谐振装置的励磁变压器的输出电压较高，在使用时请尽可能将连接线与其他物体隔离。

 4. 励磁变压器的接地端是保证隔离效果和安全的重要端口，必须可靠接地。

 1.4 电容器分压器：

 1.我们提供的电容器分压器是保证在不带任何试品的情况下，可以自升压的必备件，主要用于检查装置和效验分压器。

 2.电容分压器的额定电容量通常与所有电抗器串联时的电抗值匹配，所以在没有特殊说明的情况下，对装置自升压时请将所有电抗器串联连接。

本公司生产的串联谐振设备在行业内都广受好评，以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。1．LC串联谐振吸收电路

 吸收电路的作用是将输入信号中某一频率的信与去掉。图4-65所示是采用LC串联谐振电路构成的吸收电路。电路中的VT1构成一级放大器，U是输入信号，U是这一 放大器的输出信号。Ll和Cl构成LC串联谐振吸收电路，其谐振频率为fo，它接在VT1输入端与地端之间。

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图4-65

 (1)输入信号频率为fo。对于输入信号中频率为fo的信号，由于与Ll和Cl的谐振频率相同，Ll和Cl的串联电路对它的阻抗很小，频率为五的输入信号被Ll和Cl旁路到地而不能加到VT1基极，VT1就不能放大矗信号，当然输出信号中也就没有频率为fo的信号了。

 (2)输入信号频率高于或低于石。对于输入信号中频率高于或低于fo的信号，由于与Ll和Cl的谐振频率不等，这时Ll和Cl串联电路失谐，其阻抗很大，其输入信号不会被Ll和Cl旁路到地，而是加到了VT1基极，经VT1放大后输出。

 从这一放大器的频率响应特性中可以看出，输出信号中没有频率为fo的信号存在了。

 2．串联谐振高频提升电路

 图4-66所示是采用LC串联电路构成的高频提升电路。电路中的VT1构成一级共发射极放大器，Ll和C4构成LC串联谐振电路，用来提升高频信号。Ll和C4串联谐振电路的谐振频率为五，它高于这一放大器工作信号的最高频率。

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图4-66

 由于Ll和C4电路在谐振时的阻抗最小，与发射极负反馈电阻R4并联后负反馈电阻最小，因此此时的放大倍数最大。这样，接近fo的高频信号得到提升，如图中放大器的频响特性曲线所示，不加Ll和C4时的高频段响应曲线为虚线，加入Ll和C4时的为实线，显然实线的高频段响应优于虚线。

 对于频率远低于fo的输入信号，Ll和C4电路对其没有提升作用。因为Ll和C4电路处子失谐状态，其阻抗很大，此时的负反馈电阻为R4。

 3．LC谐振电路工作原理分析小结

 (1)掌握阻抗特性。了解这两种谐振电路的一些主要特性是分析它们应用电路的基础，其中最主要的是两种谐振电路的阻抗特性，因为在各种电路的工作原理分析中，主要是依据电路的阻抗对电路进行分析。LC并联谐振电路谐振时阻抗最大，LC串联谐振电路最小，将它们对应起来比较容易记忆。

 (2) LC串联谐振电路谐振时阻抗最小。分析LC串联谐振电路时要注意的事项同并联谐振电路相同，只是串联谐振时电路的阻抗最小，而并联谐振时的阻抗最大。

 对于LC串联谐振电路而言，电路失谐时电路的阻抗很大，此时对于频率低于谐振频率的信号主要是因为电容Cl的容抗大了，对于频率高于谐振频率的信号主要是因为电感Ll的感抗大了。

 (3) LC并联谐振电路失谐时阻抗小。对于LC并联谐振电路而言，电路失谐时电路的阻抗很小，此时频率低于谐振频率的信号主要是从电感Ll支路通过的，而频率高于谐振频率的信号主要是从电容Cl支路通过的。

 (4)输入信号频率分成两种情况。分析这两种LC谐振电路的应用电路时，要将输入信号频率分成两种情况：输入信号频率等于谐振频率时的电路工作情况和输入信号频率不等于谐振频率时的电路工作情况。

 (5)阻尼电阻作用。在并联谐振电路中加入阻尼电阻的目的是为了获得所需要的频带宽度。所加电阻的阻值越小，频带越宽，反之则越窄。

 输入LC并联谐振电路的信号频率是很广泛的，其中含有频率为谐振频率的信号。在众多频率的输入信号中，电路只对频率为谐振频率的信号发生谐振，这时电路的阻抗最犬。谐振电路有一个频带宽度。在电路分析中，可以认为频带内的信号都与谐振频率的信号一样，被同样地放大或处理；但对频率偏离谐振频率的信号，掌握的。频带的宽度与Q值大小有关，Q值大，则认为没有受到放大或处理，这是电路分析要频带窄；Q值小，频带宽。

串联谐振交流耐压操作说明1.1 电缆试验操作:

1.1.1 现场接线示意图:

1.1.2 励磁变压器接线注意事项:

用于 10KV 电缆的耐压装置，励磁变压器一般接低端;

2. 用于 10KV 和 35KV 电缆的耐压装置，10KV 电缆耐压励磁变压器接低端，35KV 电缆耐压励磁变压器接较高端;

3. 用于 10KV 、35KV 和 110KV 电缆的耐压装置:10KV、35KV 电缆耐压励磁变压器接低端，中试控股110KV 电缆耐压励磁变压器接高端;1.1.3 电抗器及电容器分压器接线注意事项:对于短电缆，无论电压高低，一般将至少两节电抗器串联，以确保回路可以谐振。

1.2 电机耐压试验操作:1.

2.1 现场接线示意图:1.

2.2 励磁变压器接线注意事项:1.用于电机的耐压装置，励磁变压器一般接低端;

2. 用于电机和电缆的耐压装置，电缆耐压励磁变压器接低端，电机耐压励磁变压器接高端;

3. 通常情况下，用于电机耐压的谐振装置兼容较低电压的电缆。

4.2 GIS、开关及变压器试验操作:

4.2.1 现场接线示意图:

1.2.2 励磁变压器接线注意事项:1.用于开关、GIS、变压器的耐压装置，励磁变压器的输出电压一般较高;

2. 用于开关、GIS 的耐压装置，励磁变压器接高端，变压器耐压励磁变压器接低端;

3. 通常情况下，改种型号的谐振装置兼容较较短长度的电缆，励磁变压器接低端。

4.2.3 电抗器接线注意事项:1.用于开关及较低电容量的试品交流耐压试验时，需要将所有电抗器串联在高压回路中，可以确保谐振。

2.用于开关、GIS、变压器的耐压时，需要将电抗器串联连接，电抗器串联只数按照实际的试验电压确定。