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變壓器耐壓變頻諧振試驗儀

時間：2022-11-20

中試控股技術研究院魯工為您講解：變壓器耐壓變頻諧振試驗儀

ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置 | 參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置組成部分：變頻電源主機、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器、補償電容器、測試附件組成。
簡易讀懂：變頻串聯諧振耐壓試驗裝置可以做什么?
變頻串聯諧振成套耐壓試驗裝置適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗，主要針對電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、隔離開關、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗。

中試控股始于1986年 ? 30多年專業制造 ? 國家電網.南方電網.內蒙電網.入圍合格供應商

如何選擇合適的變頻串聯諧振耐壓試驗裝置？
為了選對規格，請提供以下技術參數
1、電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質（中性點耐壓或全絕緣耐壓）單相對地電容量；
2、電力電纜：電壓等級，大長度，截面積；
3、發電機、電動機：電壓等級（出口電壓或稱工作電壓），試驗電壓（耐壓值）單相對地電容量范圍（如0.2-0.55uF等）；
4、開關、絕緣子、PT、CT、絕緣工器具、母線：電壓等級（或稱工作電壓）；試驗電壓（耐壓值）；
5、CVT效驗：電壓等級或稱工作電壓，試驗電壓（耐壓值）電容量范圍（如0.005-0.02uF）。

ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置
一、介紹
1、執行標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018《電力設備專用測試儀高壓諧振試驗裝置》
2、作用：對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗
3、可以完成交流被測試品：電力電纜、變壓器、斷路器/開關、開關柜、隔離開關、避雷器、電壓互感器、電流互感器、套管、支柱絕緣子、電抗器、母線、隔離開關、輸電線路、發電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統等各種被試品的預防交流試驗和交接交流耐壓試驗
4、電源：采用220V及380V兩種
5、操作模式：全自動、半自動、手動
6、元器件（純進口）：功率器件：德國英飛凌，模塊：日本富士IGBT，芯片：英特爾等
二、參數
變頻串聯諧振耐壓試驗裝置采用了調節電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法和潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。
采用了專用的SPWM數字式波形發生芯片，頻率分辨率16位，在20~300Hz時頻率細度可達0.1Hz；采用了正交非同步固定式載波調制方式，確保在整個頻率區間內輸出波形良好；功率部分采用了先進的IPM模塊，在小重量下確保儀器穩定和安全。
1、輸入:電壓220V或者380V ±10%
2、頻率：45/65Hz
3、輸出電壓：0-250V
4、輸出波形：正弦波
5、頻率調節范圍：30-300Hz
6、頻率分辨率：0.01Hz
7、頻率穩定度：0.1%
8、頻率步進值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
9、電壓分辨率：0.1kV
10、電壓測量精度：1.5%
11、電壓步進值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
12、運行連續工作時間：60分鐘
三、功能
1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要整定，試品閃絡時閃絡保護動作并能記下閃絡電壓值，以供試驗分析。
2、裝置具有多種工作模式，方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。
3、工作模式為：全自動模式、半自動模式、手動模式、
4、存儲，存入的數據編號是數字，方便的幫助用戶識別和查找。
5、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規定范圍內任意設定，同時液晶大屏幕顯示測頻和試驗頻率一致，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。
6、采用了ARM平臺技術，可以方便的根據用戶需要增減功能和升級，也使得人機交換界面更為人性化。
7、技術特點歸納：先進的數字、功率技術；功率器件全部采用的德國英飛凌，日本富士的IGBT智能模塊，芯片全部采用英特爾的原裝器件等
8、波形為脈寬電壓調節的方波。
9、內部由ARM控制，操作功能得到優化,操作簡單。
10、自動掃頻，尋找諧振點.頻率范圍30-300Hz,可設置掃頻范圍，掃頻耗時40秒鐘(全頻掃)，頻率分辨率0.01Hz。
11、自動試驗，用戶可設置試驗程序，試驗程序分為5段，系統自動按設置的程序完成試驗過程。
12、耐壓時自動跟蹤電壓，電壓正常波動時自動調整電壓到目標電壓，異常波動時提示用戶電壓異常波動，由用戶根據試驗情況進行操作。
13、實時顯示試驗狀態，用戶可根據試驗狀態進行相應操作。
14、強大的保護功能：過流保護，過壓保護和閃絡保護，過熱保護，高壓異常保護，軟/硬件同時保護，確保安全。
15、試驗數據保存，可即時打印試驗數據，也可將數據保存以備下次打印。
16、數據查詢功能,根據試驗日期查詢以往的試驗數據。
ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置：就是做耐壓試驗的設備，它是為了滿足大容量的被試品要求而研發的設備。它是一套組合設備，為了耐壓試驗能順利準確地進行，針對不同被試品，串聯諧振裝置的組件是不同的。所以請務必準確選型，技術部為您量身制定選型方案。

功率：±0.1%（CosΦ>0.2），±0.3%（0.02<CosΦ<0.2）
3、工作溫度：－10℃~ +40℃
4、充電電源：交流160V~260V
5、絕緣：⑴、電壓、電流輸入端對機殼的絕緣電阻≥100M?。
⑵、工作電源輸入端對外殼之間承受工頻2kV（有效值），歷時1分鐘實驗。
6、主機體積：32cm×24cm×13cm
7、重量：3kg

中試控股ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置產品適用性好，實用可靠，效率高，事半功倍 | 是很多企業以及電力工作者信賴的好伙伴。

中試控股踐行“精細制造，深耕技術”產出ZSBP-108KVA/108KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置優質產品能夠在市場中贏得用戶信賴,樹立中試控股新形象打下了堅實的根底。

開關管換流過程

中試控股詳細講解在ZVS時串聯諧振逆變器的開關器件的關斷和開通電流值很小，關斷時間比較短，所以為了突出主要問題并簡化分析，先忽略開關器件的開通和關斷時間。如圖2所示，C1、C4在Tdead內充電和放電電荷總量為Qc=2CUd，而iH在Tdead內的抽取電荷為
ZVS換流時有Qh≥Qc，即

公式1.jpg

式中Im——負載電流的幅值， ω—— 負載的諧振角頻率，△t——電流滯后電壓時間差， C——吸收電容電容值， Ud——直流橋電壓。

當Qh=Qc時，說明吸收電容兩端電壓在充放電完畢那一時刻，后一對管子導通，此時既可以***上下管不同時導通，又可以***開關管零電壓開通和關斷，而且此時占空比丟失最小。由以上分析可知，***死區設置應該為Qh=Qc時死區值加上開關管開通和關斷延時時間。

3、控制電路

高頻逆變電源、在工作過程中，隨著負載溫度升高，負載的物理特性會發生一些變化，固有諧振頻率也會相應改變，為了使逆變電源始終工作在功率因數接近或等于1的準諧振或諧振狀態，控制電路***實現頻率的自動跟蹤。

一種通用的CMOS鎖相環集成電路，具有電源電壓范圍寬、輸入阻抗高、動態功耗小等優點。利用這種鎖相環可以簡單有效地實現頻率的自動跟蹤，從而實現逆變電路的零電壓開關。這種集成電路內部結構如圖3所示。***頻率和最小頻率由6和7腳間電容C11腳與地間電阻R1，12腳與地問電阻R2共同決定。3端和14端接輸入的兩個比較信號，分別是負載電壓信號和負載電流信號，為了保持串聯諧振逆變電路工作在ZVS狀態，諧振網絡呈弱感性，即電流滯后電壓，所以在進入鎖相比較之前，比較電壓信號要先經過延遲電路，滯后再與電流采樣信號比較，實現電流與電壓之間的定角控制，如圖4所示。

這種電路的邏輯結構圖.jpg

圖3 這種電路的邏輯結構圖

電壓延遲電路.jpg

圖4 電壓延遲電路

SG3525具有頻率同步功能所以頻率跟蹤電路輸出直接加到SG3525的同步引腳上，用SG3525的輸出控制開關管的開通和關斷。結合SG3525脈寬調制集成芯片的占空比0-50%可調，且內部提供穩定的直流參考電壓的特點，功率調節部分采用直流電壓控制，若反饋電壓小于參考電壓，輸出脈寬會變大，如果反饋電壓大于參考電壓，輸出脈寬變小以調節功率。

若忽略電路延遲時間，則驅動信號就可以當做電壓信號直接進行相位比較。如1圖5所示電流采樣信號和己延遲的電壓信號(即驅動信號)結合CD4046的特點進行相位比較，進而調整壓控振蕩器VCO的輸出頻率(CD4046的4腳)，若諧振頻率在CD4046跟蹤范圍內，則實現頻率跟蹤。本文利用SG3525的同步性能，VCO輸出直接接到SG3525的同步端3腳。電壓幅值反饋(SG3525的1腳)與參考電壓(SG3525的2腳)比較決定輸出的占空比。脈寬調制波即SG3525 的14腳和11腳，就是開關管所需要的控制波

4、諧振參數計算

串聯諧振電路是由諧振電感繞組L和諧振電容C串聯接于橋式逆變器兩橋臂的重點，構成逆變橋的負載。串聯諧振電路發生諧振時，電感繞組的電壓UL=QUH，電容器上的***電壓Uc=QUH。串聯諧振負載全橋逆變器的等效負載R即為變壓器匹配后的負載，這里是47Ω。

串聯諧振電路的品質因數公式2.jpg

征阻抗，Zo=QR，在Q值及R已知的情況下，可按下式分別求出串聯諧振槽路的L、C參數值為
式中的∫o為諧振頻率，當逆變器的開關頻率近似等于回路的諧振頻率∫o斗時，獲得***輸出功率，即***電壓與電流的相位一致，功率因數近似為1，所以逆變器開關頻率∫s的選取要接近于諧振電路的諧振頻率∫o。

開關頻率∫s=∫o=200kHz，品質因數Q=6時，R=47Ω。Zo=299Ω，串聯諧振電路L、C分

本文利用這種鎖相環的本身特點，結合SG3525占空比可調和同步的特性，很好地實現頻率跟蹤和功率調節，并且通過計算實現了死區定量設計，逆變器能工作在功率因數非常接近于1的諧振或準諧振狀態，開關管基本上實現了零電壓開關狀態(ZVS)，實現了損耗小、穩定性高的特性。在電氣系統中，有很多的客戶會問到有關Q值的相關性問題，特別是在購買變頻串聯諧振試驗裝置中會問到Q值多少，鼎升電力所生產的串聯諧振裝置的Q是控制在36左右，當然，Q值也受電壓等級，工藝結構，材料性能等外部因素的影響，理論上Q值越大，單位電流變化內允許的頻率偏移越小，頻率選擇性越高，Q值是衡量電感的主要參數，其計算方式為：Q=電感電容等儲能器件攜帶的能量÷電阻的損耗功率。