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電力技術

變頻諧振試驗裝置（電科院）

時間：2022-11-24

中試控股技術研究院魯工為您講解：變頻諧振試驗裝置（電科院）

ZSBP-324KVA/44KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

| 參考標準：DL/T 474.4-2018

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。

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ZSBP-324KVA/44KV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。適用電壓等級：6kV、10kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV，也可以定制不同的電壓等級規格。

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-324KVA/44KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

適用范圍
1．35kV/630mm2電纜5km，電容量≤0.54μF，試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓52kV。
一、系統主要性能及參數
1、電源電壓： 380v/220V±10%、50Hz；
2、額定容量： 324KVA；
3、輸出電壓： 60KV
4、輸出電流： 1A， 6A
5、輸出電壓波形: 正弦波；
6、輸出電壓波形畸變率: ≤0.5% ；
7、允許連續工作時間：額定輸出電流下持續運行；
8、輸出頻率范圍: 30～300Hz ；
9、品質因數: ≥30
10、系統噪聲: ≤60db
11、系統測量精度: 1.0級
12、頻率分辨率: 0.01Hz
13、頻率不穩定度: ≤0.05%
14、環境溫度： -25℃～ +55℃
相對濕度: ≤90%
海拔高度: ≤2000m
15、具備手動試驗/自動調諧/自動試驗模式。
16、具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率等。
17、具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能。
18 具備過電壓、過電流、過熱保護功能。
19、具備閃絡保護功能,在試品發生閃絡時諧振回路失諧,電源立即停止輸出,屏幕提示“試驗失敗”及相關信息。
20、具備各種數據打印功能。
二、設備制造遵循的國家標準和行業標準
GB7328-87 << 變壓器和電抗器的聲級測量>>
GB1094 <<電力變壓器>>
GB/T16927.1-2-1997 <<高電壓試驗技術>>
ZBK41006-89 <<試驗變壓器>>
GB4208 <<外殼防護等級>>
GB2900 <<電工名詞術語>>
GB5273 <<變壓器、高壓電器和套管的端子>>
GB191 <<包裝儲運標志>>
GB10327 <<電力變壓器絕緣水平和絕緣試驗外絕緣自空氣間隙》
GB10229-88 <<電抗器>>
IEC358(1990) <<耦合電容器和電容分壓器>>
IEC1000 <<電磁兼容性>>
GB4793-1984 電子測量儀器安全要求
三、系統配置及具體參數
1、變頻控制電源20KW 1臺
a) 變頻控制電源采用高壓耐壓試驗專用變頻電源,采用一體化設計,控制電源本體具備調頻、調壓、控制、保護等功能。
b) 額定輸出容量: 25KW
c) 工作電源: 交流380/220V、50Hz 。
d) 輸出電壓: 0～500V可調。
e) 輸出電壓不穩定度≤0.05%
f) 最大輸出電流: 50A
g) 輸出波形:正弦波, 波形畸變率:≤0.5%
h) 頻率調節范圍: 30～300Hz
頻率調節分辨率: 0.001 Hz
i) 連續運行時間: 大于1小時
j) 噪聲水平:≤ 60dB
k) 變頻電源采用高性能專用微機控制電壓、頻率調節
l) 變頻電源配備專用引線和插頭與其他設備進行連接。
m) 保護：具有過壓、過流、過熱、放電保護功能。
n) 具備手動試驗/自動試驗兩種模式。
具備大屏幕顯示,可指示:輸出電壓(有效值)及輸出頻率、勵磁電流、勵磁電壓、試驗時間等。
具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數設置功能及各種數據打印功能。
O) 重量： 16Kg
2、勵磁變壓器12.5KVA 2臺
a) 額定容量: 12.5KVA
b) 輸入電壓: 500V
c) 輸出電壓： 1.6KV；3.2KV；
d) 工作頻率范圍： 30～300Hz
e) 連續運行時間: 大于1小時
f) 電壓比測量誤差: 小于1%
g) 結構：采用干式結構,絕緣耐熱等級H級,滿足干式變壓器國家規范要求；
高﹑低壓繞組間和鐵芯設靜電屏蔽,既作為勵磁變,又是隔離變；
內置過電壓保護,防止擊穿反擊。
h) 重量： 55Kg ;
3、高壓電抗器 27/27 12臺
a) 額定容量： 27KVA
b) 額定電壓： 27KV
c) 額定電流： 1A
e) 品質因素： Q≥30
f) 結構：干式；
g) 重量： 35Kg/臺
h) 連續運行時間：≥ 1小時
4、電容分壓器 60/0.003 1臺
a) 額定電壓： 60KV
b) 工作頻率： 30～300Hz
c) 分壓比： 1000：1
d) 分壓比誤差： ≤1%,
e) 測量精度：交流有效值1.0級
f) 介質損耗： tgδ≤0.5% ;
g) 重量： 10Kg
h)高﹑低壓臂的電容采用一致的介質結構,溫度系數小,角位移小,在30-300HZ內分壓比不變。
四、供貨清單一覽表
1、變頻電源 25KW 臺 1
2、勵磁變壓器 12.5KVA 臺 2
3、高壓電抗器 27/27 臺 12
4、電容分壓器 60/0.003 臺 1
5、附件箱含測試線一套套 1
五、出廠檢驗
本裝置出廠前，對各組成單元設備及成套裝置分別按下列試驗項目進行出廠前試驗，試驗結果完全符合協議及以下標準要求后方可出廠。
1、變頻電源
1）絕緣電阻測試
2）耐壓試驗：2000V，1分鐘
3）負載試驗：在滿負荷下，各器件的溫升不大于45K 。
2、勵磁變壓器
1）直流電阻測量
2）變比測量
3）空載電流及空載損耗
4）短路阻抗和負載損耗
5）絕緣電阻測試
6）溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
3、電抗器試驗
1）直流電阻測量
2）電感量測量
3）交流耐壓試驗
溫升試驗：額定容量下運行60min,溫升不大于65K
4、成套裝置試驗
（1）耐壓試驗：1.1額定電壓下，耐壓1min；
（2）短路試驗：電壓為0.5U，0.8U，1.0U的條件下，將高壓輸出突發短路3次，保護裝置可靠動作，各單元完好。
（3）噪音小于60dB；

ZSBP-324KVA/44KV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。

中試控股ZSBP-324KVA/44KV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-324KVA/44KV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。

ZSBP-324KVA/44KV變頻串聯諧振耐壓試驗裝置

2、儀器操作

緊接著，將儀器電源開關打開，儀器進入開機界面，首先進入“參數設置”界面，將“分壓器變比”改為1500（此次分壓器有2節，單節變比為1500，2節為3000，我們只用了1節），再將“試驗電壓”改為120kV（客戶要求），“耐壓時間”改為3min，其“過壓保護”“過流保護”“閃絡保護”等為儀器根據試驗電壓自動設置，這樣參數就設置好了；然后，退出參數設置界面，進入“自動試驗”界面，點擊“開始試驗”，儀器自動進行“調諧”，“升壓”，“計時”，“降壓”等操作，試驗過程中如沒有報“過流”“過壓”“閃絡”等保護，說明此次耐壓試驗合格，操作試驗順利無異常。

交流耐壓試驗是鑒定電氣設備絕緣強度的最嚴格、最有效、最直接的試驗方法，也是現行電氣規程要求的試驗方法。它是目前國內對判斷電氣設備能否投入運行具有指導性判斷，也是保證設備絕緣水平，避免發生絕緣擊穿事故的重要檢測方法。隨著我國電力系統的不斷發展，越來越多的高電壓、大容量的電氣設備和交聯聚乙烯電纜得到日益廣泛的應用，在日常維護、狀態檢修工作中，交流耐壓試驗是必不可少的試驗項目，由于傳統的工頻試驗變壓器笨重、運輸不便，而且進行大容量的電氣設備交流耐壓試驗時，需要大容量的試驗電源，有時在現場無法進行試驗，因此，需采用新的交流耐壓試驗裝置來進行試驗。

隨著電力科技的發展，新的試驗方法也開始逐漸采用，在符合我國國情中，串聯諧振耐壓試驗就是其中的一種，它應用諧振電路的基本原理，根據不同的調節方式，可以分為調感式、調容式、變頻式三種類型，通過對三種類型串聯諧振裝置的在實際應用比較中發現變頻串聯諧振裝置更適合于現場實際需要，因此在現場設備交流試驗中，我們應用最多的就是變頻串聯諧振裝置，能滿足各種交流耐壓試驗。

通過參考各種圖文資料，我們可以了解串聯諧振耐壓試驗的現場調節方式常用的有調感式和變頻式。但無論哪種方式都是希望將高壓回路調節至感抗等于容納即o L=1/C，這樣在中間變壓器上只需施加較小的電壓，試品上就產生很高電壓QU（Q=L/R=1/o CR，品質因數）。

試品上是否能產生足夠的高電壓取決于以下三個條件：

①高壓回路的總感抗是否等于總容納；

②高壓回路的品質因數值是否足夠大；

③中間變壓器所加電壓U是否夠大。

調感式裝置最重要的部件就是電感量可調的鐵芯電抗器，是采用調整電抗器的鐵芯氣隙來改變電抗器的電感。該裝置的優點是電抗器的電感量可以做得很大，可以作大電容量試品的耐壓試驗,而且電感的大小可線性調節，完全可以根據試品電容量的大小使串聯電路正好達到諧振點，通過先加一低電壓調整電抗器的電感量使串聯電路產生諧振再升高電壓，再調整電抗器的電感量，直到試驗電壓下發生諧振，這樣既安全，又能使電路達到完全諧振，缺點是電抗器制造復雜，裝置重量增加。

變頻式裝置是依靠大功率變頻電源調節電源頻率，使電路達到諧振點裝置所用的電抗器的電感量是固定的，試驗電源的頻率隨電容的不同而變化，變頻串聯諧振試驗裝置是運用串聯諧振原理，利用勵磁變壓器激發串聯諧振回路，調節變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和試品C。

串聯諧振，諧振電壓即為加到試品上電壓，其優點是可正好達到諧振點，電抗器制作簡單，重量輕，電路的品質因數高，缺點是需要大功率電源，對電源的電壓及頻率的穩定性有很高的要求，變頻式的調節范圍要大于調感式，隨著電子裝備的進步，現在一般多采用變頻式的。

1.現場實際中串聯諧振耐壓試驗的問題

我們在現場實際使用變頻串聯諧振裝置中，經常會碰到試驗回路的品質因數低、諧振頻率低、試驗回路電流大等一系列問題，這些應引起試驗人員的注意。并應采取相應的措施來處理這些問題，以保證交流耐壓試驗的順利進行。

2.試驗回路的品質因數

試驗回路的品質因數主要是由電抗器的本身特性決定的，但在實際工作中發現，10kV變頻諧振試驗裝置在實際使用中的值通常比廠家提供的值大，而35kV及以上電壓等級的變頻諧振試驗裝置在現場使用中的值通常比廠家提供的值小，隨著試驗時間的增加Q值呈下降趨勢，從而導致按照廠家提供的值選擇的電源容量不能達到現場試驗的要求，最嚴重的是試驗電壓達不到試驗所要求的電壓值，通過數據分析發現，在參數計算中，被試品的電容量、回路的電感量都是定值，但其中的Q值會隨著現場的干擾、接線布置、天氣情況、電抗器本身特性、擺放位置等各種因素的不同發生改變。

10kV電纜系統試驗多在開關柜或環網箱處進行，高壓引線不長，引線對Q值的影響不大；由于開關柜的間隔緊湊，空間小，使用高質量的粗絕緣線使損耗下降，值會比廠家提供的數值要高；對于35kV及以上電壓等級的變頻諧振試驗裝置在實際使用中的值通常會廠家提供的Q值小的情況，原因分析如下：

1）高壓引線造成的影響

電氣設備進行交流耐壓試驗時，因為被試品本身電容量比較小，高壓引線對試驗的影響不大，但是對戶外配電裝置整體進行交流耐壓試驗時，設備的安裝高度隨電壓等級增加，電壓等級越高，高壓引線越長；隨著高壓引線逐漸變長，電暈損耗也隨之增多，回路中等效電阻也增大，就會產生雜散電容，雜散電容是以并聯的形式接入回路，使回路諧振頻率下降，進而使Q值下降；同時周圍電磁場的干擾也隨之增大，使得Q值下降，因此，在進行高電壓等級電氣設備交流耐壓試驗時，應盡量采用波紋管高壓引線進行試驗。

2）環境天氣的影響

①環境濕度高的狀況下，引線電暈使損耗極大增加。同時周圍電磁場的干擾也增大，使得Q值下降。

②溫度高的狀況下。回路等效電阻極大增加。使得Q值下降。

3）試驗時間的影響

變頻串聯諧振裝置與工頻串聯諧振裝置都是用于電纜、變壓器、發電機、GIS和SF6開關等的交流耐壓試驗。它們的工作原理如下：
原理圖
我們已知，在回路頻率f＝1/2π√LC時，回路產生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統品質因素，即電壓諧振倍數，一般為幾十到一百以上。先通過調節變頻電源的輸出頻率使回路發生串聯諧振，再在回路諧振的條件下調節變頻電源輸出電壓使試品電壓達到試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產生較高的試驗電壓。