中试控股技术研究院鲁工为您讲解：开关柜交流耐压试验机

ZSBP-600KVA/400KV变频串联谐振技术标准配置

110KV电缆,S=300mm2 500m

220KV电缆,S=500mm2 300m

110KV.220KV开关，变压器.刀闸试验。

110KV.220KV开关、主变，GIS试验。

参考标准：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

变频串联谐振技术标准配置：ZSBP系列变频串联谐振耐压试验装置，中试控股采用调节电源频率的方式，使得电抗器与被试电容器实现谐振，从而在被试品上获得高电压大电流，因其所需电源功率小、设备重量轻体积小在国内外得到了广泛应用，

是当前高电压试验的新方法和潮流。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。

ZSBP-600KVA/400KV变频串联谐振技术标准配置

1.变频串联谐振试验装置以调整输出频率激发串联谐振.

2.变频串联谐振耐压成套装置包括以下基本部件：

变频电源、励磁变压器、高压电抗器、电容分压器及附件等。

中试控股以下环境条件下能够不影响正常试验：

温度范围：—10～45℃

海拔高度：≤2000m 相对温度：≤90%

3.3系统技术参数如下：

a、输出电压波形：正弦波，波形畸变率≤0.5%

b、输出分辨率：0.1HZ

c、输出频率范围：30～300 HZ

d、额定负载下连续运行时间：30min,且各部件温升≤35K

e、品质因数：30～300

f、不稳定度：0.01%

g、系统测量精度：1.0级

h、输入工作电源：380V、50HZ

i、系统噪声：≤60分贝

3.4系数使用功能：

a、具备手动试验/自动调谐/自动试验三种模式，并可任意切换。

b、具备大屏幕显示，可指示：输出电压(有效值)及输出频率等。

c、具备试验电压、时间、试验频率范围等试验参数设置功能。

d、具备过压、过流保护功能，并可任意整定设置。

e、具备放电保护功能，在高压发生闪络时，可自动降电源，同时可以提示“电保护”及相关信息。

f、具备掉电保护功能。

g、具备过热保护功能。

h、具备零值保护功能，系统和变频电源只能零启动、零退出。

i、具备各种数据打印功能。

j、具备系统故障自诊断功能。

三、本装置特点：

1、主机保护功能齐全，有过流、过压、闪络、过热、零值升压、掉电保护等功能，出厂前经满负载试验合格。

2、励磁变压器箱为双层铝塑结构，美观轻巧。高压侧圈为三组线圈，且线圈有原件过压保护。

3、电抗器可任意组合串联或并联。

串联谐振在电力系统中应用的优点：

1、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。

2、设备的重量和体积大大减少。串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/10。

3、改善输出电压的波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

4、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。所以，串联谐振能有效的找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。

5、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。

二、我公司调频谐振装置主要功能及其技术特点：

1、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。

2、整个装置单件重量很轻，便于现场使用。

3、装置具有三种工作模式，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、手动模式、自动调谐手动升压模式.

4、能存储和异地打印数据，存入的数据编号是数字，方便的帮助用户识别和查找。

5、装置自动扫频时频率起点可以在规定范围内任意设定，扫频方向可以向上、向下选择，同时液晶大屏幕显示扫描曲线，方便使用者直观了解是否找到谐振点。

6、采用了DSP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。

简易读懂：变频串联谐振耐压试验装置可以做什么?

变频串联谐振成套耐压试验装置适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验，主要针对电力电缆、变压器、断路器/开关、开关柜、避雷器、电压互感器、电流互感器、套管、支柱绝缘子、电抗器、母线、隔离开关、输电线路、发电机、电动机、熔断器、电容器、接触器、配电箱、绝缘材质、变电站系统的交流耐压试验，对被测试品做承受过电压预防交流试验和交接交流试验。

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

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。

如何选择合适的变频串联谐振耐压试验装置？

为了选对规格，请提供以下技术参数

1、电力变压器：电压等级，大容量，试验性质（中性点耐压或全绝缘耐压）单相对地电容量；

2、电力电缆：电压等级，大长度，截面积；

3、发电机、电动机：电压等级（出口电压或称工作电压），试验电压（耐压值）单相对地电容量范围（如0.2-0.55uF等）；

4、开关、绝缘子、PT、CT、绝缘工器具、母线：电压等级（或称工作电压）；试验电压（耐压值）；

5、CVT效验：电压等级或称工作电压，试验电压（耐压值）电容量范围（如0.005-0.02uF）。

串谐计算

为了用户更好更快的完成试验，多用计算公式可以节约时间和少带设备

注意事项及常见问题

1、高压试验请注意安全，严格按照高压试验的规范来操作。检查/修改试验接线时，请先关闭本系统，并切断电源。

2、串联谐振系统支持的最高电压为800Kv，实际能够升到的高压由激励变压器决定，请根据试验电压调换合适的激励变压器。

3、如果开机后发现变压器发出非正常声音，请立即关闭本系统并切断电源，检查变压器接线是否正确。

4、正常“停机”采用逐步降压停机的方式，保护停机直接快速停机，遇到紧急情况可以直接断开空开直接关机。

5、如果自动扫频失败，请检查接线或重设扫频范围。

6、本系统试验电压为峰值采样（国标要求），如果系统显示的高压跟万用表显示的高压差别大，请检查“试验参数”中的“分压变比”是否正确填写。

变频电源有如下几个显著的特点：

?       波形为脉宽电压调节的方波。

?       内部由ARM控制，操作功能得到优化,操作简单。

?       自动扫频，寻找谐振点.频率范围30-300Hz,可设置扫频范围，扫频最大耗时40秒钟(全频扫)， 频率分辨率0.01Hz。

?       自动试验，用户可设置试验程序，试验程序分为5段，系统自动按设置的程序完成试验过程。

?       耐压时自动跟踪电压，电压正常波动时自动调整电压到目标电压，异常波动时提示用户电压异常波动，由用户根据试验情况进行操作。

?       实时显示试验状态，用户可根据试验状态进行相应操作。

?       强大的保护功能：过流保护，过压保护和闪络保护，过热保护，高压异常保护，软/硬件同时保护，确保安全。

?       试验数据保存，可即时打印试验数据，也可将数据保存以备下次打印。

?       数据查询功能,根据试验日期查询以往的试验数据。

采用零序电压互感器。将三台电压互感器一次侧接成星形,中性点通过一台零序电压互感器接地,主电压互感器二次辅助线圈接成闭口三角形以防止谐振。

    国内外研究现状

    数十年来,国内外的专家学者对铁磁谐振进行了大量的研究,包括理论分析、各种试验以及利用计算机进行数值仿真计算等,从各个小同角度解释了铁磁谐振的现象及其变化规律,并提出了一系列抑制铁磁谐振的措施,研制了相应的装置,在系统运行中取得了一定的效果。关于铁磁谐振的理论分析和计算主要表现在以下几个方面:

    ①在早期的理论分析中,分析铁磁谐振常用的方法有图解法、相平而法、多在对铁磁谐振发生机理进行定性的分析,这些方法简捷、直观,是对模拟实验方法的一个很好的补充。但是,它们的研究对象仅限于单相串联的非线性谐振电路。

    ②年代后,开始使用各种非线性系统的分析法对谐振电路一一非线性二阶电路进行分析。例如,幅频法、描述函数法、平均法、谐波平衡法等。这些方法都属于一种近似的解析法,只能对稳态情况进行分析。随着计算方法和计算技术的发展,人们将数字仿真引入到铁磁谐振的研究中来。对其暂态特性进行了研究。

    ③年代后期以来,国外学者又把铁磁谐振与非线性动态系统和混沌分析结合起来,将分叉理论、奇异和非奇异吸引子的概念引入铁磁谐振的研究领域,利用功率谱密度和庞加莱映射的方法和数字仿真技术对其进行动态分析。将铁磁谐振电路的响应分为三类周期响应、拟周期响应和混沌响应。并证实在一定的初始条件下,电力系统也会出现混沌现象。

    ④用数字仿真方法对铁磁谐振进行稳态和暂态计算。随着计算机和计算技术的发展,近年来出现了用数字仿真分析铁磁谐振的方法,利用计算机进行数字仿真,我们可以方便的改变系统中的各种参数,使得分析更加全面。

  

    并联电容器谐振特性分析

    并联电容器是目前国内采用最普遍的无功补偿设施,它是为了减少线路上因大量无功传输而引起的电能损失,解决地区无功电源容量不足,提高功率因数,保证电力系统安全经济运行的重要措施。但是,随着电力系统的发展和电力电子技术的广泛应用,用电负荷的结构发生了重大的变化,大量的非线性负荷特别是电弧炉、电气化铁路、晶闸管调压及变频调整装置的运行,由于其非线性、冲击性以及不平衡性的用电特性,向电力系统注入大量谐波电流,电网的电压波形发生畸变,严重地影响了电能质量。

    当一个谐波源在谐波频率下,激励一个感抗与容抗大小近似相等的电路,则该电路就会发生谐波谐振。电容器的谐波容抗和系统谐波感抗的配合,将造成注入谐波的并联谐振或串联谐振及谐波的成倍放大,使并联电容补偿装置中的电容器和串联电抗器产生谐波过电流、过电压和过负荷,致使电容器异常发热,并使电容器的局部放电性能下降,加速绝缘介质的老化,经过一段时间的积累,促使电容器和串联电抗器的损坏。同时使系统谐波水平升高,影响电网的安全经济运行。故需要弄清并联电容器谐波谐振的原理,找到切实解决这一问题的方法。

  工频耐压试验装置采用串联谐振的原理，由变频电源控制箱(操作台)、激励变压器、电抗器、电容分压器组成了主设备，在电容分压器上，接入整流硅堆及微安表，即可完成直流耐压试验。 工频耐压试验装置（串联谐振）适用于10kV、35kV等电缆的交流耐压试验，工频耐压试验装置是利用电抗器的电感与被试品电容实现电容谐振，在被试品上获得高电压、大电流。工频耐压试验装置主要由变频电源（主机）、励磁变压器、谐振电抗器、电容分压器组成。

工频耐压试验装置（串联谐振）功能特性

1、工频耐压试验装置所需电源容量大大减小，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。

2、工频耐压试验装置体积小，重量轻，一般为普通试验装置的1/3-1/5；

3、谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

4、工频耐压试验装置电源保护功能强，稳定性好；具备多种工作模式，操作方便；采用220V或380V单相电源，方便现场取电。

5、配置灵活，扩展功能强。谐振电抗器采用多只方式，积木式组合，可串可并，满足多种试品的试验要求，更方便现场使用。

工频耐压试验装置（串联谐振）参数

额定输出电压：0～220 kV (有效值)及以下

输出频率：30～300Hz  

谐振电压波形：正弦波，波形畸变率≤1%

满负载工作时间：串联谐振连续工作时间60min 

系统品质因数：最大负载下≥20

频率调节细度：0.1Hz，不稳定度≤0.01%

工作电源：220V或380V单相市电

额定试验容量： 0～5000kVA

串联谐振电压： 0～1000kV

频率调节范围：20～300Hz

系统测量精度： 1.0级

频率调节分辨率：0.01Hz

不稳定度： ≤0.05%

输出波形：正弦波

波形畸变率：≤0.5%

噪     声：≤60dB

电抗器Q值：30～90

工作制：满功率输出下，连续工作时间60min

环境温度：-10℃～45℃

工作湿度： ≤90%

海拔高度：≤3000m

电源输入：380V±10%三相或 220V±10%单相(10kW以下)50Hz