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中試控股技術研究院魯工為您講解：開關柜交流耐壓試驗機

ZSBP-600KVA/400KV變頻串聯諧振技術標準配置

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

變頻串聯諧振技術標準配置：ZSBP系列變頻串聯諧振耐壓試驗裝置，中試控股采用調節電源頻率的方式，使得電抗器與被試電容器實現諧振，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。不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，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，而且不會出現任何恢復過電壓。

ZSBP-600KVA/400KV變頻串聯諧振技術標準配置

1.變頻串聯諧振試驗裝置以調整輸出頻率激發串聯諧振.

2.變頻串聯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系統技術參數如下：

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、額定負載下連續運行時間：30min,且各部件溫升≤35K

e、品質因數：30～300

f、不穩定度：0.01%

g、系統測量精度：1.0級

h、輸入工作電源：380V、50HZ

i、系統噪聲：≤60分貝

3.4系數使用功能：

a、具備手動試驗/自動調諧/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，系統和變頻電源只能零啟動、零退出。

i、具備各種數據打印功能。

j、具備系統故障自診斷功能。

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或并聯。

串聯諧振在電力系統中應用的優點：

1、所需電源容量大大減小。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產生高電壓和大電流的，在整個系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，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。串聯諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調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。在串聯諧振狀態，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百倍。所以，串聯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、不會出現任何恢復過電壓。試品發生擊穿時，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，不會出現任何恢復過電壓。

二、我公司調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、整個裝置單件重量很輕，便于現場使用。

3、裝置具有三種工作模式，方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。

工作模式為：全自動模式、手動模式、自動調諧手動升壓模式.

4、能存儲和異地打印數據，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，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、接觸器、配電箱、絕緣材質、變電站系統的交流耐壓試驗，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。

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）。

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范來操作。檢查/修改試驗接線時，請先關閉本系統，并切斷電源。

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

3、如果開機后發現變壓器發出非正常聲音，請立即關閉本系統并切斷電源，檢查變壓器接線是否正確。

4、正常“停機”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、本系統試驗電壓為峰值采樣（國標要求），如果系統顯示的高壓跟萬用表顯示的高壓差別大，請檢查“試驗參數”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：

?       波形為脈寬電壓調節的方波。

?       內部由ARM控制，操作功能得到優化,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。

?       實時顯示試驗狀態，用戶可根據試驗狀態進行相應操作。

?       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。

?       數據查詢功能,根據試驗日期查詢以往的試驗數據。

    國內外研究現狀

    數十年來,國內外的專家學者對鐵磁諧振進行了大量的研究,包括理論分析、各種試驗以及利用計算機進行數值仿真計算等,從各個小同角度解釋了鐵磁諧振的現象及其變化規律,并提出了一系列抑制鐵磁諧振的措施,研制了相應的裝置,在系統運行中取得了一定的效果。關于鐵磁諧振的理論分析和計算主要表現在以下幾個方面:

    ①在早期的理論分析中,分析鐵磁諧振常用的方法有圖解法、相平而法、多在對鐵磁諧振發生機理進行定性的分析,這些方法簡捷、直觀,是對模擬實驗方法的一個很好的補充。但是,它們的研究對象僅限于單相串聯的非線性諧振電路。

    ②年代后,開始使用各種非線性系統的分析法對諧振電路一一非線性二階電路進行分析。例如,幅頻法、描述函數法、平均法、諧波平衡法等。這些方法都屬于一種近似的解析法,只能對穩態情況進行分析。隨著計算方法和計算技術的發展,人們將數字仿真引入到鐵磁諧振的研究中來。對其暫態特性進行了研究。

    ③年代后期以來,國外學者又把鐵磁諧振與非線性動態系統和混沌分析結合起來,將分叉理論、奇異和非奇異吸引子的概念引入鐵磁諧振的研究領域,利用功率譜密度和龐加萊映射的方法和數字仿真技術對其進行動態分析。將鐵磁諧振電路的響應分為三類周期響應、擬周期響應和混沌響應。并證實在一定的初始條件下,電力系統也會出現混沌現象。

    ④用數字仿真方法對鐵磁諧振進行穩態和暫態計算。隨著計算機和計算技術的發展,近年來出現了用數字仿真分析鐵磁諧振的方法,利用計算機進行數字仿真,我們可以方便的改變系統中的各種參數,使得分析更加全面。

    并聯電容器諧振特性分析

    并聯電容器是目前國內采用最普遍的無功補償設施,它是為了減少線路上因大量無功傳輸而引起的電能損失,解決地區無功電源容量不足,提高功率因數,保證電力系統安全經濟運行的重要措施。但是,隨著電力系統的發展和電力電子技術的廣泛應用,用電負荷的結構發生了重大的變化,大量的非線性負荷特別是電弧爐、電氣化鐵路、晶閘管調壓及變頻調整裝置的運行,由于其非線性、沖擊性以及不平衡性的用電特性,向電力系統注入大量諧波電流,電網的電壓波形發生畸變,嚴重地影響了電能質量。

    當一個諧波源在諧波頻率下,激勵一個感抗與容抗大小近似相等的電路,則該電路就會發生諧波諧振。電容器的諧波容抗和系統諧波感抗的配合,將造成注入諧波的并聯諧振或串聯諧振及諧波的成倍放大,使并聯電容補償裝置中的電容器和串聯電抗器產生諧波過電流、過電壓和過負荷,致使電容器異常發熱,并使電容器的局部放電性能下降,加速絕緣介質的老化,經過一段時間的積累,促使電容器和串聯電抗器的損壞。同時使系統諧波水平升高,影響電網的安全經濟運行。故需要弄清并聯電容器諧波諧振的原理,找到切實解決這一問題的方法。

  工頻耐壓試驗裝置采用串聯諧振的原理，由變頻電源控制箱(操作臺)、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器組成了主設備，在電容分壓器上，接入整流硅堆及微安表，即可完成直流耐壓試驗。 工頻耐壓試驗裝置（串聯諧振）適用于10kV、35kV等電纜的交流耐壓試驗，工頻耐壓試驗裝置是利用電抗器的電感與被試品電容實現電容諧振，在被試品上獲得高電壓、大電流。工頻耐壓試驗裝置主要由變頻電源（主機）、勵磁變壓器、諧振電抗器、電容分壓器組成。

工頻耐壓試驗裝置（串聯諧振）功能特性

1、工頻耐壓試驗裝置所需電源容量大大減小，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。

2、工頻耐壓試驗裝置體積小，重量輕，一般為普通試驗裝置的1/3-1/5；

3、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、工頻耐壓試驗裝置電源保護功能強，穩定性好；具備多種工作模式，操作方便；采用220V或380V單相電源，方便現場取電。

5、配置靈活，擴展功能強。諧振電抗器采用多只方式，積木式組合，可串可并，滿足多種試品的試驗要求，更方便現場使用。

工頻耐壓試驗裝置（串聯諧振）參數

額定輸出電壓：0～220 kV (有效值)及以下

輸出頻率：30～300Hz  

諧振電壓波形：正弦波，波形畸變率≤1%

滿負載工作時間：串聯諧振連續工作時間60min 

系統品質因數：最大負載下≥20

頻率調節細度：0.1Hz，不穩定度≤0.01%

工作電源：220V或380V單相市電

額定試驗容量： 0～5000kVA

串聯諧振電壓： 0～1000kV

頻率調節范圍：20～300Hz

系統測量精度： 1.0級

頻率調節分辨率：0.01Hz

不穩定度： ≤0.05%

輸出波形：正弦波

波形畸變率：≤0.5%

噪     聲：≤60dB

電抗器Q值：30～90

工作制：滿功率輸出下，連續工作時間60min

環境溫度：-10℃～45℃

工作濕度： ≤90%

海拔高度：≤3000m

電源輸入：380V±10%三相或 220V±10%單相(10kW以下)50Hz