中试控股技术研究院鲁工为您讲解：电缆预防性检测装置（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

  2）工作场所、环境中遭受的静电放电，工作电源电压的暂降、短时中断和电压变化以及雷电活动或系统电源切换时造成的浪涌冲击，都会对串联谐振电源装置造成严重干扰：设备在运行中突然关机会造成试验所产生的交流高电压瞬降，影响交流耐压试验效果的判断；升压控制功能失灵，中试控股会导致整个串联谐振试验回路产生的高电压瞬间升高，乃至超出被试设备的绝缘水平，误伤被试设备。工作电源的长期不稳定，造成串联谐振试验装置工作状态不稳，累积效应会导致装置加速老化，影响其使用寿命。

  3）采取屏蔽手段，有效屏蔽静电放电带来的电磁干扰；试验电源应与其他大功率负荷隔离，并采取稳压措施，保证工作电源质量；低压试验电源母线应装备电涌防护设备，有效防止浪涌冲击对串联谐振试验装置的影响和破坏。并联谐振式中频电源采用了三相全控整流器，其输出功率的大小是通过改变整流器的输出电压来调整的。而整流器的输出电压是通过改变可控硅控制角 α 来实现。可知：α 值越大，直流电压就越低，同时整流器的功率因数也越低。电源在运行时，根据加热工艺要求的不同及负载阻抗的变化，很难做到 cos α=1。也就是说，并联谐振中频电源在运行时很可能会因功率因数低而形成较大的无功损耗。

  串联谐振式中频电源无论采用三相不可控整流器还是采用三相半控整流器，其输出功率是通过改变逆变器的谐振频率来调整的。整流器的输出电压始终是 cos α=1 状态运行，无论电源的输出功率高低，整流器的功率因数均为 λ≈0.955cos α≈0.955。由此可见，串联谐振式中频电源运行时的功率因数是不受负载变化和功率变化所影响的，中试控股高功率因数和低无功损耗为其带来节电效果。通过大量试验表明：串联谐振式中频电源比并联谐振式中频电源的节电效率高达 10%～20%（负载变化及工艺标准不同，节电效率也就不同）。中试控股

谐波分量

  由于并联谐振整流控制角 α 的变化，整流输出电压脉动较大。当 α ∧ 60°后电压波形不再连续，整流可控硅换流过程中残缺角会吸收电网正弦波，造成电网波形缺角，产生大量的 n=6k±1 次谐波分量 ［ 13-15 ］ ，其中 5 次、7 次、11 次谐波电流含量分别占基波电流的 20%、11%、6%，这对于小功率的用户而言影响不大，但对于大功率的用户来说危害就很大，对于中频用户，若用常规的无功补偿就无法进行，有的用户用常规的电容器作无功补偿，但无法投入电容器，即便能投入，已对 5 次谐波电流放大了 1.8～3.8 倍以上，中试控股使电机、变压器等用电设备的铜损、铁损明显增加，缩短了设备的使用寿命，用电成本大幅上升。如果采用 LC 有源滤波器进行滤波，滤波器的成本会接近甚至大于中频电源的成本。

串联谐振的整流器采用不可控整流方式，启动工作后始终以最大电压输出，整流器后端又加上大容量滤波电容，输出的直流电压是一条直线，因此其产生的谐波分量很小，几乎可以忽略不计。所以既不需要无功补偿，也不需要高昂的滤波设备。

谐振电流

  并联谐振时感应器上的谐振电流是中频输出电流的 Q 倍（Q 为负载的品质因数），串联谐振时电容电压是中频输出电压的 Q 倍；因此并联谐振的谐振电流远远大于串联谐振，大电流造成线路热损耗也是不可忽略的。

制造成本

  并联谐振结构相对简单，制造成本较低，而串联谐振采用的电器件数量较多，结构相对复杂，制造成本高于并联谐振。

在钢管加热中的节能作用

  在钢管加热时，对加热温度和速度有着严格的工艺要求，而且工厂需要加热的钢管品种规格不是单一的，往往是一台加热设备需要加热多个品种、多种尺寸的钢管；因此，在钢管加热时很难保障中频电源工作在最佳阻抗匹配状态和最大功率状态。如果采用并联谐振中频电源，也就意味着电源的整流器输出电压很难处于最高输出电压，即 α=0°，中试控股此时中频电源的功率因数较低，无功损耗较大，造成电能的无谓消耗。

  解决这一问题的最好办法就是采用串联谐振中频电源对钢管进行加热，这样无论需要电源输出多大功率，电源的功率因数始终为 λ≈0.955。根据大量的试验对比表明：串联谐振比并联谐振中频电源节电达 10%～20%。现以 10%节电率粗略计算节电效果。如某企业采用 1 000 kW 的串联谐振中频电源加热钢管，每班工作时间为 8 h/天，每月工作 24天，每度电的平均JG 0.7 元人民币。则，每班一年节约电量：1 000×10%×8×24×12=230 400（kW?h）每班一年节约电费：230 400×0.7=161 280（元）如果每天 3 班运行，则年可节约 48.384 万元，为企业节省较大的生产成本。