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中試控股技術研究院魯工為您講解：舊電纜耐壓檢測儀（計量院）

ZSBP-540kVA/270kV變頻諧振試驗裝置

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參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻諧振試驗裝置：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。

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。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

技術參數及功能描述
1、技術參數
? 輸入電源:
電壓： 380/220V±10%
頻率： 45/65Hz
? 輸出電壓：0-500V；
? 輸出波形：正弦波
? 頻率調節范圍：30-300Hz
? 頻率分辨率：0.01Hz
? 頻率穩定度：0.1%
? 頻率步進值：5Hz,1Hz，0.1Hz，0.01Hz
? 電壓分辨率：0.1kV
? 電壓測量精度：1.5%
? 電壓步進值： 1%，0.5%，0.1%，0.01%
? 運行連續工作時間：60分鐘
額定電壓：270kV
被試品的：
22kV---滿足10kV電纜交流耐壓試驗；
35kV---滿足10kV變壓器交流耐壓試驗；
42kV---滿足10kV開關等交流耐壓試驗；
52kV---滿足35kV電纜交流耐壓試驗；
72kV---滿足35kV變壓器交流耐壓試驗；
95kV---滿足35kV開關交流耐壓試驗；
160kV---滿足110kV變壓器交流耐壓試驗；
184kV---滿足110kV開關交流耐壓試驗；
2．輸出電壓波形畸變率：<1.0％
3.允許連續工作時間：額定條件下一次性工作60分鐘，
4．裝置自身品質因數：Q>50
5．火力發電機試驗時滿負荷下品質因數：Q>10（與負載相關）
6.  水力發電機試驗時滿負荷下品質因數：Q>10（與負載相關）
7．電纜試驗時滿負荷下品質因數：Q>30（與負載相關）
8．主變壓器試驗滿負荷時品質因數：Q>30（與負載相關）
9. GIS，開關等試驗滿負荷時品質因數：Q>50（與負載相關）
10．輸入電源： 380/220V
11．頻率調節范圍：30Hz～300Hz
12．系統測量精度：1.5％
13．裝置具有過壓、過流、零位啟動等保護功能

設備遵循標準     
《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》   GB50150-2006
《水輪發電機組安裝技術規范》               GB/T8564――2003
《高壓諧振試驗裝置》                       DL/T 849.6—2004  
《電抗器》                                 GB10229.88
《電力設備預防性試驗規程》                  DL/T596-1996
《耦合電容器和電容分壓器》                  IEC358(1990)

為了防止電擊，接地導體必須與地面相連。在與本產品輸入或輸出終端連接前，應確保本產品已正確接地。
注意所有終端的額定值：為了防止火災或電擊危險，請注意本產品的所有額定值和標記。在對本產品進行連接之前，請閱讀本產品使用說明書，以便進一步了解有關額定值的信息。
在有可疑的故障時，請勿操作：如懷疑本產品有損壞，請本公司維修人員進行檢查，切勿繼續操作。
請勿在潮濕環境下操作
請勿在易爆環境中操作
保持產品表面清潔和干燥

 交流耐壓試驗電源主要有以下三種方式產生:

 (1) 變壓器式：中試控股帶補償電抗器的傳統試驗變壓器，工頻。

 (2) 調感式：可調電感式諧振系統，工頻。

 (3) 調頻式：固定電抗器諧振系統，通過變頻器將一可調頻電壓加到試品上，改變頻率以達到諧振。

 諧振耐壓試驗方法是通過改變試驗系統的電感量和試驗頻率，使回路處于諧振狀態，這樣試驗回路中試品上的大部分容性電流與電抗器上的感性電流相抵消，電源供給的能量僅為回路中消耗的用功功率，為試品容量的1/Q(Q為系統的諧振倍數);因此試驗電源的容量在降低，重量大大減輕。諧振耐壓試驗系統按調節方式分為調感式和調頻式兩種。

 可調電感型諧振試驗系統可以滿足耐壓要求，但由于重量大，可移動性差，主要用于試驗室。變頻串聯諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品電容實現諧振，在被試品上獲得高電壓，是當前高電壓試驗的一種新的方法與潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。

 變頻串聯諧振是諧振式電流濾波電路，能改善電源波形畸變，獲得較好的正弦電壓波形，有效防止諧波峰值對被試品的誤擊穿。變頻串聯諧振工作在諧振狀態，當被試品的絕緣點被擊穿時，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的數十分之一。發生閃絡擊穿時，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，中試控股高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。其恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓斷開電源，所以適用于高電壓、大容量的電力設備的絕緣耐壓試驗。

二、國內技術發展現狀

 目前國內串聯諧振變頻電源主要采用以下三種技術方案：

 1.PWM控制技術

 在調頻調壓控制技術發展早期多使用PAM方法，因此，變頻電源逆變器輸出交流電壓波形僅僅能是方波，改變方波有效值，僅僅能通過改變方波幅值，即中間直流電壓幅值來完成。隨著全控型開關元件IGBT、IGCT、MOSFET等出現，才逐漸發展為PWM方法。由于調節PWM波占空比就能調節電壓幅值，所對逆變環節可同時完成調壓與調頻任務，整流器無需控制，設備構造更簡單，控制更方便。基于該技術可以在諧振電容(試品)上獲得THD<1%的正弦波。方波變頻電源主電路如下所示。

 2.基于高速IC和直接數字頻率合成(DDS)技術

 采用該方案頻率分辨率可達到0.01Hz，頻率穩定度高，很容易對信號實現全數字式調制。其控制框圖和實現原理如下圖所示。

由DSP處理器控制正弦波芯片產生頻率在30Hz~300Hz連續可調(幅值也可調)的標準正弦波信號，中試控股經過第一級功率放大后再經過上千只大功率三極管組成的橋式放大電路放大，正弦信號最終達到所需要的設計功率，輸出電壓連續可調。此時正弦波信號經勵磁變壓器升壓供給諧振電路獲取需要的高壓。

該方案輸出的正弦波失真度較小，輸出電壓中高頻信號引起的局部放電干擾小，但由于大功率三極管的溫度特性較差，在較大功率輸出時，溫升較快，三極管的放大倍數增加，會導致輸出電壓漂移，并且電路復雜、不易維護。

3.基于SPWM的控制技術

采用SPWM技術的新型調頻式諧振試驗電源由大功率開關器件IGBT組成的電路來代替傳統的模擬信號源及其功率放大電路直接產生大功率標準正弦波。系統結構圖如下圖所示，主要由三相PWM整流電路(或不控整流電路)、H橋逆變電路、輸出濾波器、檢測單元、DSP控制器及人機接口(鍵盤、液晶)組成。T為中間勵磁升壓變壓器，RL為試驗回路諧振電感的等效內阻，C為試驗回路等效電容，包括被試品電容及試驗回路諧振電容。整個試驗電源輸出電壓的調節通過控制三相PWM整流電路輸出側電容電壓大小來實現;當C3上電壓穩定在設定值以后,系統開始頻率調節,通過控制逆變電路開關器件IGBT的通斷頻率來實現，輸出濾波器濾除系統輸出信號的毛刺從而得到符合要求的正弦波形。

該方案輸出波形較傳統模擬方式稍差，輸出在低電壓下諧波含量較傳統方式大，但電路較為簡單，容易維護，但控制較為復雜。