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中試控股技術研究院魯工為您講解：倍頻感應測試儀（實力大廠）

ZSDBF-15KVA 多倍頻感應耐壓試驗裝置

觸摸方式調節電壓可實現本裝置的多倍頻試驗電壓輸出
步長可以實時調節，任意選擇1V、2V、5V、10V

參考標準：DL/T 848.4-2004

多倍頻感應耐壓試驗裝置：多倍頻感應耐壓試驗裝置實現各種被試品的預防性交流耐壓試驗和交接性交流耐壓試驗，中試控股滿足35kV及以下電壓等級互感器的感應耐壓試驗我中試控股的感應耐壓試驗裝置采用微機控制

中試控股結合先進的變頻及高速采樣技術設計制造，比傳統的三倍頻發生器效率高，輸出電壓穩定，測量精度高，重復性好，并且可以實現自動升壓、升壓至設定值后自動計時、計時完成后自動降壓的功能，操作極其簡單。

儀器采用背光式大屏幕液晶顯示，全中文操作界面，帶實時時鐘和微型打印機。儀器采用一體化結構，重量輕，便于攜帶。

ZSDF多倍頻電源試驗裝置輸出即為正弦波，波形失真度小,波形畸變率 ＜3％。不同于其他類型的變頻電源裝置，脈寬調制型變頻電源輸出為方波，輸出經過波形整形而成的正弦波。多倍頻電源試驗裝置體積小，波形好，裝配方便，操作簡便。

多倍頻電源試驗裝置的核心組件——變頻電源柜采用高性能微處理器控制，全中文菜單顯示，具有自動化程度高，保護迅速可靠，人機界面友好等優點。多倍頻電源試驗裝置雖安裝操作簡便，但誤操作仍會引起意外事故。因此在使用前請務必仔細閱讀本使用說明，以免對被試品及試驗裝置造成不必要的損壞。
電壓互感器（PT）是電力系統中的關鍵設備，絕緣缺陷，如匝、層間短路，支架放電和鐵芯穿芯螺絲懸浮放電等現象會嚴重影響設備的正常運行,甚至會發生十分危險的爆炸現象。

對PT進行感應耐壓試驗可以幫助工作人員及時發現問題，避免造成更嚴重的后果。中試高測生產的ZSDF-10型多倍頻感應耐壓試驗裝置采用微機控制，運用數字波形合成技術及現代電力電子技術設計制造，比傳統的三倍頻發生器工作效率高，輸出電壓穩定，測量精度高，重復性好。

對變壓器進行感應耐壓試驗，一般有兩個目的：一是檢查全絕緣變壓器的縱絕緣（繞組層間、匝間及段間）；二是檢查分級絕緣變壓器主絕緣和縱絕緣（主絕緣指的是繞組對地、相間及不同電壓等級繞組間的絕緣）。

在進行該項試驗時，一般選用三倍頻（或多倍頻）感應耐壓試驗裝置來進行試驗。

但是電力系統運行調試單位一般不配備正弦波的變頻電源，而是利用現場設備組合而成。那么如何組合這些設備，獲取試驗中的倍頻電源，一直困擾試驗人員的一大問題。下面，中試控股技術部結合多年的實戰經驗，為大家總結兩種獲取倍頻電源的方法，僅供大家參考。

利用兩臺電動機組取得倍頻電源

異步倍頻發生器示意圖

Q——啟動器；M1——鼠籠電動機；M2——繞線式電動機；

TR——調壓器 ；T——升壓變壓器（其中C相反接，使三相電壓矢量相加）；

FY——利用變壓器高壓套管電容構成的分壓測量系統

    用一臺三相異步鼠籠電動機，驅動一臺三相轉子為繞線式的異步電動機，如上圖

所示。先啟動鼠籠式電動機M1至額定轉速，然后用與鼠籠式電動機相序相反的三相電

源，經調壓器TR對繞線式異步電動機M1定子勵磁，便在定于中產生與其轉子旋轉方向

相反的旋轉磁場。由于驅動繞線式電動機轉子的速度與旋轉磁場的速度接近，但旋轉方向

相反，于是便在繞線式轉子繞組中感應出兩倍于系統頻率的電壓，其數值大小可由調壓器

調整定子勵磁電壓而定。該電機輸出的倍頻電壓，經升壓后便可作100Hz的兩倍工頻電

源，進行變壓器的感應耐壓試驗。但在起動過程中，必須先啟動鼠籠式電動機，再合上調

壓器，由零逐漸升壓，反之，則可能使聯接靠背輪扭斷。

ZSDBF-15KVA 多倍頻感應耐壓試驗裝置技術指標

工作條件                  環境溫度：-10℃～50℃     相對濕度：30%～90%

供電電源                  三相AC380V±10%或AC220±10%    50 Hz±5 Hz

                          如用AC220供電，功率減半

輸出頻率                  30Hz～200Hz   調節細度0.1 Hz

輸出電壓                  0～400V正弦波

輸出功率                  15KW

最大輸出電壓              400V

最大輸出電流              35A

電壓最小分辨率            0.01V

電流最小分辨率            0.001A

電壓電流精度              ±1%

外形尺寸（mm）            570（長）×400（寬）×350（高）

中試控股儀器重量                  約44kg

現在感應耐壓試驗裝置(別稱多倍頻感應耐壓測試儀)也被使用到很多不同的行業之中，并且也發揮著非常重要的作用，因此很多人在購買時也會說感應耐壓試驗裝置被廣泛使用的原因是什么？

它的方式非常簡單，將傳統的耐壓試驗裝置安裝好了之后還需要自動輸入數據，并且也需要對其進行調試才能夠達到一個非常好的使用結果，但是采購的感應耐壓實驗裝置之后就能夠節約很多的時間。

因為它是感應裝置能夠通過自己系統的功能，對所有的數據進行檢測，并且在檢測中也能夠達到一個非常高的標準，讓大家去解決設備的耐壓問題時也能夠找到一個比較好的方法。因為知道了設備的具體問題之后再去參考分析方法的可行性就會比較簡單，所以現在很多的行業在選擇一種耐壓實驗裝置時都會選擇感應耐壓試驗裝置。

多倍頻感應耐壓試驗裝置實現各種被試品的預防性交流耐壓試驗和交接性交流耐壓試驗，中試控股滿足35kV及以下電壓等級互感器的感應耐壓試驗；

中試控股考驗交聯橡塑電力電纜、電力變壓器、GIS、互感器、絕緣子、發電機、開關等被試品絕緣承受各種過電壓能力及容性負載的交流耐壓試驗。

1 前言

  變壓器是電力系統中主要電氣設備之一，對電力系統的安全運行起著重大的作用。在變壓器的運行過程中，其繞組難免要承受各種各樣的短路電動力的作用，從而引起變壓器不同程度的繞組變形。繞組變形以后的變壓器，其抗短路能力急劇下降，可能在再次承受短路沖擊甚至在正常運行電流的作用下引起變壓器徹底損壞。為避免變壓器缺陷的擴大，按華東電力公司和省電力局的有關變壓器類設備的反事故技術措施的要求，對已承受過短路沖擊的變壓器，必須進行變壓器繞組變形測試。

      變壓器繞組變形測試的方法主要有短路阻抗法、低壓脈沖法和頻響分析法等3種。現就短路阻抗法變壓器繞組變形測試技術問題作進一步的分析和研究。

2 短路阻抗法變壓器繞組變形測試的基本原理

中試控股電力講解變壓器的短路阻抗是指該變壓器的負荷阻抗為零時變壓器輸入端的等效阻抗。短路阻抗可分為電阻分量和電抗分量，對于110kV及以上的大型變壓器，電阻分量在短路阻抗中所占的比例非常小，短路阻抗值主要是電抗分量的數值。變壓器的短路電抗分量，就是變壓器繞組的漏電抗。變壓器的漏電抗可分為縱向漏電抗和橫向漏電抗兩部分，通常情況下，橫向漏電抗所占的比例較小。變壓器的漏電抗值由繞組的幾何尺寸所決定的，變壓器繞組結構狀態的改變勢必引起變壓器漏電抗的變化，從而引起變壓器短路阻抗數值的改變。以圓筒型雙繞組變壓器為例，繞組布置示意圖見圖1。

 

圖1 雙繞組變壓器繞組示意圖

假設：繞組高度等于其軸向配置的高度;安匝數均勻分布;忽略鐵芯的臨近效應和繞組的直流電阻。則短路阻抗可用下式表示：

 (1)

式中 Zk─短路阻抗;

Xk─漏感抗;

       μ0=4π×0-7;

ω─x繞組匝數;

Q1─羅果夫系數;

h─繞組高度;

DCP─主泄汛通道的平均直徑

δ─主泄汛通道的有效寬度;由于Dcp>>b1、b2，故δ≈C+(b1+b2)/3。

由式(1)可知，ZK的變化實際上僅取決于繞組的變形，也就是繞組幾何尺寸的變化。

假如變壓器內部線圈在擠壓力的作用下，其直徑減少2ΔX(見圖1)，在式(1)中用：D′CP=DCP-ΔX代替DCP，δ′=δ+ΔX代替δ即可求出Z′K。

      

因此，繞組變形引起短路阻抗ZK的變化量為：

 

ΔZK=Z′K-ZK≈(m-n)ΔX (2)

式中

由式(2)可知，短路阻抗的變化量ΔZK與變形量ΔX直接相關。

根據短路阻抗的變化量來判斷繞組是否變形，只要將測得的短路阻抗與變壓器正常時的測量值(如出廠數據)相比即可。

3 變壓器繞組變形測試對試驗儀器的基本要求

用于現場變壓器繞組變形測試的短路阻抗測試儀除必須具備攜帶方便、操作簡單、具有良好的測試精度及測試重復性外，還必須具有良好的抗干擾能力。現場的干擾主要來自于以下幾個方面：

(1)試驗電源諧波的影響;

       (2)試驗電源電壓的不穩定性;

(3)試驗現場的50Hz同頻干擾。現就以上三方面因素對短路阻抗測試值的影響及消除措施簡述如下。

3.1 消除試驗電源諧波對測試結果的影響

中試控股電力講解試驗用的電源，難免有各種各樣的諧波存在，而且諧波分量的幅值是不穩定的。高次諧波對變壓器短路阻抗的測試值有較大的影響。設被試變壓器在無諧波情況下的短路阻抗值為Z，當施加具有諧波分量的測試電壓u=α1sin(ωt+ψ)+α2sin(3ωt+ψ1)時，流過變壓器的電流為：

 

考慮諧波以后的變壓器短路阻抗有效值為:

 

 

由上式可知，由于測試電源諧波的存在，實測短路阻抗值與無諧波情況下的短路阻抗值之間具有一定的差異。

欲消除測試電源諧波對短路阻抗測試結果的影響，短路阻抗測試儀必須具有優良的濾波性能。通常用硬、軟件相結合的方法，可以基本消除測試電源諧波對短路阻抗測試結果的影響，滿足變壓器繞組變形測試分析、判斷的需要。

3.2 試驗電源電壓的不穩定性對測試結果的影響

試驗電源電壓的基波分量在測量周期內的不穩定性對測試結果有直接的影響。由于短路阻抗為一感性阻抗，電流與電壓之間具有一定的相位差，當測試周期內的電壓基波分量發生變化時，電流不可能同步發生變化，從而會產生測量誤差。

為減小試驗電源電壓不穩定性帶來的短路阻抗測試誤差，通常的方法是通過多次測量求平均值的方法來解決，但效果并不很理想，同時還會延長測試時間。欲有效解決上述問題，短路阻抗測試儀必須對測量周期內所采集到的信號進行分析與運算，較大程度地減小測試誤差，同時也不延長測試時間。

3.3 試驗現場的50Hz同頻干擾

試驗現場的50Hz同頻干擾主要來自變電所運行設備的電暈干擾和試驗儀器用的220V交流電源耦合到測量回路所產生的干擾。

   欲減小試驗現場的50Hz同頻干擾對短路阻抗測試結果的影響，測試儀器必須從硬件上最大限度地抑制由于220V交流電源耦合引起的同頻干擾，當測試現場電暈干擾較大時可采用測試儀器換極性的方法，并適當提高被試變壓器的試驗電壓、電流。

4 短路阻抗法測試連接方式

變壓器短路阻抗測量采用伏安法。該方法適用于單相和三相變壓器。測試前將變壓器的一側出線短接，短接用的導線須有足夠的截面積，并保持各出線端子接觸良好，以減小引線的回路電阻。變壓器的另一側施加試驗電壓，從而產生流經阻抗的電流，同時測量加在阻抗上的電流和電壓，此電壓、電流的基波分量的比值就是被試變壓器的短路阻抗。

變壓器短路阻抗測試時，通常在變壓器的高壓繞組側加壓，在低壓繞組側短路。

為保證測試精度，電壓測量回路應直接接在被試變壓器的出線端子上，以免引入電流引線上的電壓降。試驗用調壓器的額定電流不能小于10A，試驗時流經被試變壓器繞組的試驗電流以在其額定電流的0.5%～0.1%的數量級上或2～10A為宜，試驗電流不能太大，否則由于電源的過載使試驗電壓波形嚴重畸變，影響測試精度。

通過對使用CS-8型短路阻抗儀測得的46臺各種類型變壓器的短路阻抗測量值的分析，發現三相間接短路阻抗值的差異皆小于2%。現場測試值與出廠值相比具有較大的分散性，但一般皆小于4%。