中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆变频谐振器（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

 为了分析各种因素对测量结果的影响,本文以三节电抗器串联为例,对试验的谐振频率以及测量电压分别建立了相应的电气模型,如下图所示。图中,为便于分析,将试验时高压端电晕电阻与高压引线及试品电容之间的并联支路,等效为串联支路,故试品两端电压为等效串联支路两端电压 。其中涉及到的参量包括各电抗器电阻 R L 、各电抗器电抗 L 、电容分压器电容C m 、电容分压器测量电压U m 、试验谐振角频率 ω、电抗器级数 n、试验电压测量值U 0m ,高压端电晕等效电阻 R Y 、试品等效电容 C 0 以及试验电压真实值U 0 。

 变压器出口电抗以及试验回路杂散电容的影响在试验时,变压器出口有一个很小的抗性内阻,高压引线对地之间有杂散电容存在。变压器的抗性内阻与电抗器串联在一起,增加了串联回路的电抗值,使谐振频率下降,将使测量值比实际值偏大,由于变压器的内阻抗相对于试验回路而言,远远小于试验回路的阻抗值,因此其对试验的影响可以忽略不计。

 高压引线对地的杂散电容与试品电容并联在一起 ,相当于增加了试品的电容量,其作用可视作试品电容,因此对测量结果没影响 。

结论

 通过本文的分析,说明采用测量中间电压法,在三节电抗器串联时,测量电压与实际加在试品两端的电压之间的误差远小于相关标准要求的 5%,而且测量电压值大于试品两端的电压,不会导致试品因电压过高,因此在现场采用测量中间电压法是可行的。

 在含有电容和电感的电路中，如果电容和电感并联，可能出现在某个很小的时间段内：电容的电压逐渐升高，而电流却逐渐减少；与此同时电感的电流却逐渐增加，电感的电压却逐渐降低。而在另一个很小的时间段内：电容的电压逐渐降低，而电流却逐渐增加；与此同时电感的电流却逐渐减少，电感的电压却逐渐升高。电压的增加可以达到一个正的最大值，电压的降低也可达到一个负的最大值，同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化，此时我们称为电路发生电的振荡。 

 电容和电感串联，电容器放电,电感开始有有一个逆向的反冲电流，电感充电;当电感的电压达到最大时，电容放电完毕，之后电感开始放电，电容开始充电，这样的往复运作，称为谐振。而在此过程中电感由于不断的充放电，于是就产生了电磁波。 

 电路振荡现象可能逐渐消失，也可能持续不变地维持着。当震荡持续维持时，我们称之为等幅振荡，也称为谐振。 

谐振时间电容或电感两端电压变化一个周期的时间称为谐振周期，谐振周期的倒数称为谐振频率。所谓谐振频率就是这样定义的。它与电容C和电感L的参数有关，即：f=1/2π√LC(Hz)。

 LC电路的幅频特性曲线：

 找谐振点的方法是：在调频界面里通过升、降频率来看试验电压，如果在某一频率时试验电压最大，而在其他频率时试验电压都小，则此点为谐振点。有时出现试验电压低于2KV的在某个频率如f1，则该频率不是不是真正的谐振点，一般情况下，只有试验电压大于2KV，这样找出来的才是真正的谐振点（如果负载太大，也可能小于2KV）。找出谐振点后在调压界面升电压，直到所需值为止。

 串联谐振试验装置是由隔离变压器、调频调压电源、激励变压器、电抗器和电容分压器组成，利用调谐电感与负荷电容使之产生工频串联谐振，以获得工频试验电压的串联谐振试验装置。它适用于各种大型电力变压器、电力电缆、汽轮及水轮发电机及其它容性设备的交流耐压试验。

 利用串联谐振的方法进行交流耐压试验是完全可行的。对于试验中遇到的问题，采用调整试验频率、选择偏离谐振频率下进行试验和调整回路的品质因数的方法也是行之有效的。前面所述仅仅是目前实际操作中发现的问题，今后还会遇到一些其它的技术问题，有待在实践中发现和解决。目前电力规范中规定35KV及以上电缆试验必须做交流耐压，这就要求我们不断总结经验，取长补短，逐渐改进，对新工艺、新材料提出更高的要求，用行之有效科学方法去应对日益发展新技术。

随着消费者安全意识的提高以及生产厂商对产品质量的日益重视，各厂商在产品设计和生产过程中几乎都会对产品的安全性能进行测试来确保自己产品的质量和安全性，在各种安全性能测试中，耐压测试是最基本、最常用的测试手段。根据不同电气产品不同的技术要求，在产品上施加一个高于正常工作的测试电压并持续一段时间进行测试，如果在规定的时间内，被测零部件泄漏电流保持在规定的安全范围内，就可以判定这个零部件在正常的条件下运转是非常安全的，这个过程就是耐压测试。