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中試控股技術研究院魯工為您講解：交流耐壓試驗電壓標準試驗裝置

ZSBP-600KVA/400KV變頻串聯(lián)諧振技術標準配置

110KV電纜,S=300mm2 500m

220KV電纜,S=500mm2 300m

110KV.220KV開關，變壓器.刀閘試驗。

110KV.220KV開關、主變，GIS試驗。

參考標準：DL/T 849.6-2016，DL/T 474.4-2018

變頻串聯(lián)諧振技術標準配置：ZSBP系列變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調(diào)節(jié)電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現(xiàn)諧振，從而在被試品上獲得高電壓大電流，因其所需電源功率小、設備重量輕體積小在國內(nèi)外得到了廣泛應用，

是當前高電壓試驗的新方法和潮流。不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。試品發(fā)生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓前斷開電源，

這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。

ZSBP-600KVA/400KV變頻串聯(lián)諧振技術標準配置

1.變頻串聯(lián)諧振試驗裝置以調(diào)整輸出頻率激發(fā)串聯(lián)諧振.

2.變頻串聯(lián)諧振耐壓成套裝置包括以下基本部件：

變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器、電容分壓器及附件等。

中試控股以下環(huán)境條件下能夠不影響正常試驗：

溫度范圍：—10～45℃

海拔高度：≤2000m 相對溫度：≤90%

3.3系統(tǒng)技術參數(shù)如下：

a、輸出電壓波形：正弦波，波形畸變率≤0.5%

b、輸出分辨率：0.1HZ

c、輸出頻率范圍：30～300 HZ

d、額定負載下連續(xù)運行時間：30min,且各部件溫升≤35K

e、品質(zhì)因數(shù)：30～300

f、不穩(wěn)定度：0.01%

g、系統(tǒng)測量精度：1.0級

h、輸入工作電源：380V、50HZ

i、系統(tǒng)噪聲：≤60分貝

3.4系數(shù)使用功能：

a、具備手動試驗/自動調(diào)諧/自動試驗三種模式，并可任意切換。

b、具備大屏幕顯示，可指示：輸出電壓(有效值)及輸出頻率等。

c、具備試驗電壓、時間、試驗頻率范圍等試驗參數(shù)設置功能。

d、具備過壓、過流保護功能，并可任意整定設置。

e、具備放電保護功能，在高壓發(fā)生閃絡時，可自動降電源，同時可以提示“電保護”及相關信息。

f、具備掉電保護功能。

g、具備過熱保護功能。

h、具備零值保護功能，系統(tǒng)和變頻電源只能零啟動、零退出。

i、具備各種數(shù)據(jù)打印功能。

j、具備系統(tǒng)故障自診斷功能。

三、本裝置特點：

1、主機保護功能齊全，有過流、過壓、閃絡、過熱、零值升壓、掉電保護等功能，出廠前經(jīng)滿負載試驗合格。

2、勵磁變壓器箱為雙層鋁塑結構，美觀輕巧。高壓側圈為三組線圈，且線圈有原件過壓保護。

3、電抗器可任意組合串聯(lián)或并聯(lián)。

串聯(lián)諧振在電力系統(tǒng)中應用的優(yōu)點：

1、所需電源容量大大減小。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產(chǎn)生高電壓和大電流的，在整個系統(tǒng)中，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。

2、設備的重量和體積大大減少。串聯(lián)諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統(tǒng)重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10。

3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

4、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而并聯(lián)諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數(shù)百倍。所以，串聯(lián)諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

5、不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。試品發(fā)生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓前斷開電源，這種電壓的恢復過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且，不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。

二、我公司調(diào)頻諧振裝置主要功能及其技術特點：

1、裝置具有過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據(jù)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、整個裝置單件重量很輕，便于現(xiàn)場使用。

3、裝置具有三種工作模式，方便用戶根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇，提高試驗速度。

工作模式為：全自動模式、手動模式、自動調(diào)諧手動升壓模式.

4、能存儲和異地打印數(shù)據(jù)，存入的數(shù)據(jù)編號是數(shù)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(guī)定范圍內(nèi)任意設定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點。

6、采用了DSP平臺技術，可以方便的根據(jù)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。

簡易讀懂：變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置可以做什么?

變頻串聯(lián)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(fā)電機、電動機、熔斷器、電容器、接觸器、配電箱、絕緣材質(zhì)、變電站系統(tǒng)的交流耐壓試驗，對被測試品做承受過電壓預防交流試驗和交接交流試驗。

變頻串聯(lián)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

采用了調(diào)節(jié)電源的頻率的方式使得電抗器與被試電容器實現(xiàn)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(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應用。

采用了專用的SPWM數(shù)字式波形發(fā)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(diào)制方式，確保在整個頻率區(qū)間內(nèi)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(wěn)定和安全。

如何選擇合適的變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置？

為了選對規(guī)格，請?zhí)峁┮韵录夹g參數(shù)

1、電力變壓器：電壓等級，大容量，試驗性質(zhì)（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(fā)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）。

串諧計算

為了用戶更好更快的完成試驗，多用計算公式可以節(jié)約時間和少帶設備

注意事項及常見問題

1、高壓試驗請注意安全，嚴格按照高壓試驗的規(guī)范來操作。檢查/修改試驗接線時，請先關閉本系統(tǒng)，并切斷電源。

2、串聯(lián)諧振系統(tǒng)支持的最高電壓為800Kv，實際能夠升到的高壓由激勵變壓器決定，請根據(jù)試驗電壓調(diào)換合適的激勵變壓器。

3、如果開機后發(fā)現(xiàn)變壓器發(fā)出非正常聲音，請立即關閉本系統(tǒng)并切斷電源，檢查變壓器接線是否正確。

4、正?！巴C”采用逐步降壓停機的方式，保護停機直接快速停機，遇到緊急情況可以直接斷開空開直接關機。

5、如果自動掃頻失敗，請檢查接線或重設掃頻范圍。

6、本系統(tǒng)試驗電壓為峰值采樣（國標要求），如果系統(tǒng)顯示的高壓跟萬用表顯示的高壓差別大，請檢查“試驗參數(shù)”中的“分壓變比”是否正確填寫。

變頻電源有如下幾個顯著的特點：

?       波形為脈寬電壓調(diào)節(jié)的方波。

?       內(nèi)部由ARM控制，操作功能得到優(yōu)化,操作簡單。

?       自動掃頻，尋找諧振點.頻率范圍30-300Hz,可設置掃頻范圍，掃頻最大耗時40秒鐘(全頻掃)， 頻率分辨率0.01Hz。

?       自動試驗，用戶可設置試驗程序，試驗程序分為5段，系統(tǒng)自動按設置的程序完成試驗過程。

?       耐壓時自動跟蹤電壓，電壓正常波動時自動調(diào)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(jù)試驗情況進行操作。

?       實時顯示試驗狀態(tài)，用戶可根據(jù)試驗狀態(tài)進行相應操作。

?       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。

?       試驗數(shù)據(jù)保存，可即時打印試驗數(shù)據(jù)，也可將數(shù)據(jù)保存以備下次打印。

?       數(shù)據(jù)查詢功能,根據(jù)試驗日期查詢以往的試驗數(shù)據(jù)。

串聯(lián)諧振的特點：

（1）諧振發(fā)生時,因感抗XL等于容抗XC,所以,阻抗達到最小值,電路呈電阻性.

（2）在電壓U不變的情況下,電路中的電流I達到最大值.

（3）由于諧振時XL=XC,所以UL=UC,而UL和Uc的相位相反,相加時互相抵消,所以電阻上的電壓等于電源電壓.\x0d串聯(lián)電路諧振時具有某些特點,了解諧振現(xiàn)象可以利用這些特點,又可防止某些特點所帶來的危害.LC諧波濾除裝置就是利用串聯(lián)諧振的特點,分別慮除主要各次諧波.在普通無功補償裝置中應避免串聯(lián)諧振,這是因為,當串聯(lián)諧振發(fā)生時,電容元件上的電壓將增高,可能導致電容器絕緣層被擊穿.但在無線電工程中,利用串聯(lián)諧振現(xiàn)象的選擇性和所獲得的較高電壓,可將所需要接收的信號提取出來.檢舉對LC選頻諧振回路中的品質(zhì)因數(shù)Q,它的定義是：Qo=WoL/r,Wo是回路的諧振頻率,r是電感L的消耗電阻。

電力系統(tǒng)中諧振過電壓現(xiàn)象較為普遍。引起電網(wǎng)過電壓的原因主要有諧振過電壓、操作過電壓、雷電過電壓以及系統(tǒng)運行方式突變，負荷劇烈波動引起系統(tǒng)過電壓等。其中，諧振過電壓出現(xiàn)頻繁，其危害很大。

鐵磁諧振是由鐵心電感元件，如發(fā)電機、變壓器、電壓互感器、電抗器、消弧線圈等和和系統(tǒng)的電容元件，如輸電線路、電容補償器等形成共諧條件，激發(fā)持續(xù)的鐵磁諧振，使系統(tǒng)產(chǎn)生諧振過電壓。

串聯(lián)諧振產(chǎn)生的原因：進行刀閘操作時，斷路器隔離開關與母線相連，引發(fā)斷路器端口電容與母線上互感器耦合滿足諧振條件。

系統(tǒng)諧振是一個復雜的電力網(wǎng)絡，在這個復雜的電力網(wǎng)絡中，存在著很多電感及電容元件，尤其在不接地系統(tǒng)中，常常出現(xiàn)鐵磁諧振現(xiàn)象，給設備的安全運行帶來隱患。

電力系統(tǒng)鐵磁諧振產(chǎn)生的條件

電力系統(tǒng)中許多元件是屬于電感性的或電容性的，如電力變壓器、互感器、發(fā)電機、消弧線圈為電感元件，補償用的并或串聯(lián)電容器組、高壓設備的寄生電容為電容元件，而線路各導線對地和導線間既存在縱向電感又存在橫向電容，這些元件組成復雜的LC震蕩回路，在一定的能源作用下，特定參數(shù)配合的回路就會出現(xiàn)諧振現(xiàn)象。由于鐵芯電感的磁通和電流之間的非線性關系，電壓升高導致鐵芯電感飽，極容易使電壓互感器發(fā)生鐵磁諧振。在中性點不接地系統(tǒng)中，如果不考慮線路的有功損耗和相間電容，僅考慮電壓互感器電感L與線路的對地電容Co，當C大到一定值，且電壓互感器不飽和時，感抗XL大于容抗XCo。而當電壓互感器上電壓上升到一定數(shù)值時，電壓互感器的鐵芯飽和，感抗XL小于容抗XCo，這樣就構成了諧振條件，下列幾種激發(fā)條件可以造成鐵磁諧振：

a.電壓互感器的突然投入；

b.線路發(fā)生單相接地；

c.系統(tǒng)運行方式的突然改變或電氣設備的投切；

d.系統(tǒng)負荷發(fā)生較大的波動；

e.電網(wǎng)頻率的波動；

f.負荷的不平衡變化等。

防止諧振的發(fā)生：

1、控制XcE/XL的比值，盡量躲開諧振區(qū)。

2、當XCo/XL≤0.01或XCo/XL≥3時不產(chǎn)生鐵磁諧振

3、當運行相電壓Up除以額定電壓Un等于0.58時極易發(fā)生分頻或基波鐵磁諧振。

4、改變運行方式，以改變網(wǎng)絡參數(shù)，消除諧振

5、當電壓互感器的XL一定時，增加對地電容Co，XCo將減小，XCo/XL的比值也隨之減小，是防止鐵磁諧振發(fā)生的有效方法。倒閘操作中增加Co的方法一般有:外接電容、介入空載線路或空載變壓器、介入電纜線路、拉母聯(lián)或分段斷路器等。

在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。當電路發(fā)生串聯(lián)諧振時電路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。