變頻諧振耐壓試驗儀

變頻串并聯諧振耐壓試驗裝置是一種電力測試儀器，主要用于大電容量的電氣設備（如大型發電機組、電力變壓器、電力電容器、GIS、電力電纜等）在一定頻率范圍內的絕緣耐受與工頻耐壓具有一定的等效性，這樣就為利用變頻試驗裝置的電感與被試品的電容串聯產生諧振電壓來進行交流耐壓試驗提供了一種有效的方法。

一、SHHZ1001變頻諧振耐壓試驗儀被試品對象

1.110kV/1200mm2電纜10km，電容量≤2.82μF，試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓128kV。

2.220kV/1200mm2電纜10km，電容量≤1.9μF，試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓216kV。

二、SHHZ1001變頻諧振耐壓試驗儀工作環境

1、環境溫度：－15–45 0C;

2、相對濕度：≤90%RH;

3、海拔高度：≤2500米；

4、裝置主要技術參數及功能

5、額定容量：21600kVA；

6、輸入電源：380V電壓，頻率為50Hz；

7、額定電壓：216kV；

8、額定電流：100A；

9、工作頻率：30-300Hz；

10、波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%；

11、工作時間：額定負載下允許連續60min；

12、溫    升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K；

13、品質因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)；

14、保護功能： 對被試品具有過流、過壓及試品閃絡保護(詳見變頻電源部分)；

15、測量精度：系統有效值1.5級；

三、變頻串并聯諧振耐壓試驗裝置遵循標準

1、GB10229-88            《電抗器》

2、GB1094　　　　　　　　《電力變壓器》

3、GB50150-2006　　　　　《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》

4、DL/T 596-1996         《電力設備預防性試驗規程》

5、GB1094.1-GB1094.6-96  《外殼防護等級》

6、GB2900　　　　　　　　《電工名詞術語》

7、GB/T16927.1-2-1997　  《高電壓試驗技術》

四、裝置容量的確定

1、220kV，1200平方毫米交聯電纜10km，試驗頻率30-300HZ,電容量≤1.9μF，試驗電壓216kV。頻率取35Hz，試驗電流 I=2πfCU試 =2π×35×1.9×10-6×216×103=91A

2、對應電抗器電感量 L=1/ω2C=10H，設計四節電抗器，使用電抗器四節并聯即可滿足220kV電纜的耐壓試驗，則單節電抗器為5400kVA/216kV/25A/40H

3、驗證：110kV，1200平方毫米交聯電纜10km，試驗頻率30~300HZ,電容量≤2.82μF，試驗電壓128kV。

4、使用電抗器四節并聯,此時電抗器電感量為L=40/4=10H

5、試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√10×2.82×10-6)=30Hz。

6、試驗電流 I=2πfCU試 =2π×30×2.82×10-6×128×103=68A

7、裝置容量定為21600kVA/216KV，分四節電抗器，電抗器單節為5400kVA/216kV/25A/40H通過組合使用能滿足上述被試品的試驗要求。

五、試驗時使用關系列表

六、系統配置及其參數

1、激勵變壓器YDZB-1200kVA/6kV/12kV/0.4kV           1臺

(1)額定容量：1200kVA；

(2)輸入電壓：380V，單相；

(3)輸出電壓：6kV；12kV；

(4)結    構：油浸式；

(5)重    量：約2800 kg；

2、變頻電源YD2000-1200kW/380V            1臺

(1)額定輸出容量：1200kW

(2)工作電源：380V，工頻

(3)輸出電壓：0 – 400V，單相，

(4)額定輸入電流：3150A

(5)額定輸出電流：3150A

(6)輸 出 波 形：正弦波

(7)電壓分辨率： 0.01kV

(8)電壓測量精度：0.5%

(9)頻率調節范圍：30 – 300Hz

(10)頻率調節分辨率：≤0.1Hz

(11)頻率穩定度：0.1%

(12)運 行 時 間：額定容量下連續60min

(13)額定容量下連續運行60min元器件溫度≤65K;

(14)噪 聲 水 平：≤50dB

3、可實現以下功能

(1)內部由嵌入式觸摸屏控制,操作功能得到優化,操作簡單

(2)自動掃頻,尋找諧振點.頻率范圍20-300Hz,可手動設置掃頻范圍,掃頻大耗時1.5分鐘(全頻掃). 頻率分辨率0.1Hz。

(3)自動試驗,用戶可設置試驗程序,系統自動按設置的程序完成試驗過程。

(4)自動試驗時,自動跟蹤系統的諧振狀態,當諧振狀態發生變化,超過設置的區域時,系統自動跟蹤諧振點.在整個過程中保證系統工作在出力狀態，調頻時繪制頻率電壓曲線。

(5)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,由用戶根據試驗情況進行操作全壓輸出保護：在調壓過程中，嚴格保證變頻電源不會全電壓輸出。

(6)軟件經過嚴格模擬運行檢驗，運行安全、穩定、可靠。

(7)自動保存試驗數據,數據查詢功能,根據查詢條件查詢以往的試驗數據；

(8)液晶顯示屏可顯示電源電壓和電流；高壓輸出的頻率、電壓、電流。

(9)護功能：具有斷電、過流、過壓及閃絡保護功能；

(10)過電壓保護：可人工設定過電壓保護值；當整套裝置的輸出電壓達到保護整定值時，自動切除整套裝置。

(11)過電流保護：可人工設定過電流保護值；當整套裝置的輸出電流達到保護整定值時，自動切除整套裝置。

(12)擊穿保護：具有放電或閃絡保護功能，當高壓側發生對地閃絡時，自動切除整套裝置。不會對試驗設備和人身造成傷害，變頻電源內電子元件不會擊穿。

(13)斷電保護：試驗電源斷電后，裝置能快速保護。

(14)變頻電源內部結構及其各元器件在經過正常的公路、鐵路運輸后，相互位置不變，不損壞，緊固件不松動外觀及操作界面充分采用人性化設計，美觀大方，操作簡便。

(15)重量約805kg；

4、高壓電抗器YDXK-5400kVA/216kV                 4節

(1)額定容量：5400kVA;

(2)額定電壓：216kV；

(3)額定電流：25A；

(4)電 感 量： 40單節；

(5)品質因素：Q≥30 (f=45Hz)；

(6)結    構：油式；

(7)重    量：約2500kg；

5、電容分壓器FRC-220 kV -700 pF                1套

(1)額定電壓：220kV；

(2)高壓電容量：700pF

(3)介質損耗：tgσ≤0.5%；

(4)分 壓 比：1000：1

(5)測量精度：有效值1.5級;

(6)重    量：約25kg；

七、供貨清單一覽表

（一）配置設備一覽表

（二）設備附件相關資料一覽表

一、被試品對象及試驗要求

1、110kV/1200mm2電纜，長度1000m，電容量≤0.242uF，試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓不超過128kV。

2、220kV/2400mm2電纜，長度500m，電容量≤0.116uF，試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓不超過216kV。

3、35kV/240mm2電纜，長度3000m，電容量≤0.54uF，試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓不超過52kV。

二、工作環境

1、環境溫度：－15–40 0C;

2、相對濕度：≤90%RH;

3、海拔高度:  ≤2500米；

4、裝置主要技術參數及功能

5、額定容量：1560kVA；

6、輸入電源：三相380V電壓，頻率為50Hz；

7、額定電壓：130kV；260kV

8、額定電流：12A；6A

9、工作頻率：30-300Hz；

10、波形畸變率：輸出電壓波形畸變率≤1%；

11、工作時間：額定負載下允許連續60min；過壓1.1倍1分鐘；

12、溫    升：額定負載下連續運行60min后溫升≤65K；

13、品質因素：裝置自身Q≥30(f=45Hz)；

14、保護功能： 對被試品具有過流、過壓及試品閃絡保護(詳見變頻電源部分)；

15、測量精度：系統有效值1.5級；

三、設備遵循標準

1、GB10229-88            《電抗器》

2、GB1094　　　　　　　　《電力變壓器》

3、GB50150-2006　　　　　《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》

4、DL/T 596-1996         《電力設備預防性試驗規程》

5、GB1094.1-GB1094.6-96  《外殼防護等級》

6、GB2900　　　　　　　　《電工名詞術語》

7、GB/T16927.1/2-1997　  《高電壓試驗技術》

四、裝置容量的確定

1、220kV/2400mm2電纜，長度500m，電容量≤0.116uF，試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓不超過216kV。

頻率取35Hz。

2、試驗電流 I=2πfCU試=2π×35×0.116×10-6×216×103=5.5A。

3、對應電抗器電感量 L=1/ω2C=180H。

4、設計二節電抗器，使用電抗器二節串聯,則單節電抗器為780kVA/130kV/6A/90H。

5、驗證：1、110kV/1200mm2電纜，長度1000m，電容量≤0.242uF，試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓不超過128kV。

6、使用電抗器2節并聯,此時電感量為90/2=45H。

7、試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√45×0.242×10-6)=48.2Hz。

8、試驗電流 I=2πfCU試=2π×48.2×0.242×10-6×128×103=9.4A。

9、35kV/240mm2電纜，長度3000m，電容量≤0.54uF，試驗頻率為30-300Hz,試驗電壓不超過52kV。

使用電抗器2節并聯,此時電感量為90/2=45H。

10、試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√45×0.54×10-6)=32.3Hz。

11、試驗電流 I=2πfCU試=2π×32.3×0.54×10-6×52×103=5.7A。

五、系統配置及其參數

1、激勵變壓器YDZB-48kVA/3kV/5kV/8kV//0.4kV       1臺

(1)額定容量：60kVA；

(2)輸入電壓：380V，單相；

(3)輸出電壓：3kV；5kV；8kV

(4)結    構：油浸式；

(5)重    量：約280 kg；

2、變頻電源YD2000-48kW/380V                         1臺

(1)額定輸出容量：48kW

(2)工作電源：380±10%V（三相），工頻

(3)輸出電壓：0-400V，單相，

(4)額定輸入電流：126A

(5)額定輸出電流：126A

(6)輸 出 波 形：正弦波

(7)電壓分辨率： 0.01kV

(8)電壓測量精度：0.5%

(9)頻率調節范圍：30-300Hz

(10)頻率步進值：0.1Hz

(11)頻率調節分辨率：≤0.1Hz

(12)頻率穩定度：0.1%

(13)運 行 時 間：額定容量下連續60min

(14)額定容量下連續運行60min元器件溫度≤65K;

(15)噪 聲 水 平：≤50dB

可實現以下功能

(15)自動試驗時,自動跟蹤系統的諧振狀態,當諧振狀態發生變化,超過設置的區域時,系統自動跟蹤諧振點.在整個過程中保證系統工作在出力狀態，調頻時繪制頻率電壓曲線。

(16)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。

(17)全壓輸出保護：在調壓過程中，嚴格保證變頻電源不會全電壓輸出。

(18)軟件經過嚴格模擬運行檢驗，運行安全、穩定、可靠。

(19)液晶顯示屏可顯示電源電壓和電流；高壓輸出的頻率、電壓。

(20)保護功能：具有斷電、過流、過壓及閃絡保護功能；

(21)過電壓保護：可人工設定過電壓保護值；當整套裝置的輸出電壓達到保護整定值時，自動切除整套裝置。

(22)過電流保護：可人工設定過電流保護值；當整套裝置的輸出電流達到保護整定值時，自動切除整套裝置。

(23)擊穿保護：具有放電或閃絡保護功能，當高壓側發生對地閃絡時，自動切除整套裝置。不會對試驗設備和人身造成傷害，變頻電源內電子元件不會擊穿。

(24)斷電保護：試驗電源斷電后，裝置能快速保護。

(25)變頻電源內部結構及其各元器件在經過正常的公路、鐵路運輸后，相互位置不變，不損壞，緊固件不松動。

(26)變頻電源配備引線和插頭與其他設備進行連接，包括電源的動力引線，與勵磁變壓器的低壓引線，與分壓器的測量引線，接地引線等。

(27)外觀及操作界面充分采用人性化設計，美觀大方，操作簡便。

(28)重量約85kg；

3、高壓電抗器 DK-780kVA/130kV                       2節

(1)額定容量：780kVA;

(2)額定電壓：130kV；

(3)額定電流：6A；

(4)品質因素：Q≥40 (f=45Hz)；

(5)結    構：油浸；

(6)重    量：約840kg；

4、電容分壓器FRC-300 kV -800 pF                        1套

(1)額定電壓：300KV；

(2)高壓電容量：800pF

(3)介質損耗：tgσ≤0.5%；

(4)分 壓 比：1000：1

(5)測量精度：有效值1.5級;

(6)重    量：約30kg；

六、電抗器使用關系表

試驗時使用關系列表

七、供貨清單一覽表

（一）配置設備一覽表

（二）相關資料一覽表

1、變頻串聯諧振基本原理：

1．1諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品電容組成LC串聯回路，調節變頻電源輸出的電壓頻率，實現串并聯諧振，在被試品上獲得高電壓，是當前高電壓試驗的一種新方法，深受專家好評，在國內外已經得到廣泛的使用。

2、變頻串聯諧振試驗裝置特點：

2．1變頻串聯諧振試驗裝置具有輸出容量大，輸出電壓高、可任意組合電抗器針對不同試品的交流耐壓試驗。

2．2變頻串聯諧振試驗裝置具有體積小、重量輕、特別方便野外試驗。

2．3變頻串聯諧振試驗裝置具有保護功能好、有過壓保護、過流保護、時間保護、閃絡保護、過熱保護、模塊保護等功能。

2．4變頻串聯諧振試驗裝置具有操作簡單，并具有手動和自動兩檔。

2．5變頻串聯諧振試驗裝置采用大屏幕、使試驗數據一目了然，并可打印試驗結果。

2．6變頻串聯諧振試驗裝置具有試品擊穿后無過電壓之虞，對試品的損壞相當小。

2．7變頻串聯諧振試驗裝置試驗所需電源容量小，僅是工頻變壓器試驗所需電源容量的幾分之一，解決現場電源難找的問題。

3、適用范圍：

3．1滿足500mm2/35kV交聯電纜，長度6km的交流耐壓試驗。

3．2滿足500mm2/10kV交聯電纜，長度12km的交流耐壓試驗。

3．3滿足50000KVA/35kV及以下變壓器的交流耐壓試驗。

3．4滿足35kV開關、GIS、互感器的交流耐壓試驗。

4、使用環境條件：

4．1 環境溫度：-10℃～40℃

4．2 相對濕度：不大于90%

4．3 海拔高度：2500米以下

5、裝置容量確定：

5．1  500mm2/35kV交聯電纜，長度6km的交流耐壓試驗，額定電容量0.232uF/km，試驗頻率為30-300Hz，試驗電壓52kV。

試驗電流 I=2πfCU試=2π×35×0.232×6×10-6×52×103=15.9A

對應電抗器電感量 L=1/ω2C=14.8H

5．2  500mm2/10kV交聯電纜，長度12km的交流耐壓試驗，額定電容量0.438uF/km，試驗頻率為30-300Hz，試驗電壓22kV。

試驗電流 I=2πfCU試=2π×35×0.438×12×10-6×22×103=25.4A

對應電抗器電感量 L=1/ω2C=3.9H

5．3  50000KVA/35kV及以下變壓器，大等效電容量0.05uF，試驗頻率為45-65Hz，試驗電壓72kV。

試驗電流 I=2πfCU試=2π×45×0.05×10-6×72×103=1.02A

對應電抗器電感量 L=1/ω2C=250H

5．4  35kV開關、GIS、互感器的交流耐壓試驗，大等效電容量0.02uF，試驗頻率為45-200Hz，試驗電壓95kV。

試驗電流 I=2πfCU試=2π×45×0.02×10-6×95×103=0.54A

對應電抗器電感量 L=1/ω2C=626H

※：根據以上試驗電壓、電流、頻率、電感量即設計12節電抗器，則單節電抗器為30kV/3A/40H.

驗證1：  500mm2/35kV交聯電纜，長度6km的交流耐壓試驗，額定電容量1.392uF，試驗頻率為30-300Hz，試驗電壓52kV。

☆：使用12節電抗器二串六并,此時電抗器額定電感量為13.3H，額定電壓為60kV,額定電流為18A。

試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√13.3×1.392×10-6)=37Hz

試驗電流 I=2πfCU試=2π×37×1.392×10-6×52×103=16.8A

驗證2：  500mm2/10kV交聯電纜，長度12km的交流耐壓試驗，額定電容量5.256uF，試驗頻率為30-300Hz，試驗電壓22kV。

☆：使用10節電抗器并聯,此時電抗器額定電感量為4.0H，額定電壓為30kV,額定電流為30A。

試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√4×5.256×10-6)=34.7Hz

試驗電流 I=2πfCU試=2π×34.7×5.256×10-6×22×103=25.2A

驗證3：  50000KVA/35kV及以下變壓器，大等效電容量0.05uF，試驗頻率為45-65Hz，試驗電壓72kV。

☆：使用5節電抗器串聯,此時電抗器額定電感量為200H，額定電壓為150kV,額定電流為3A。

試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√200×0.05×10-6)=50.3Hz

試驗電流 I=2πfCU試=2π×50.3×0.05×10-6×72×103=1.2A

驗證4： 35kV開關、GIS、互感器的交流耐壓試驗，大等效電容量0.02uF，試驗頻率為45-200Hz，試驗電壓95kV。

☆：使用4節電抗器串聯,此時電抗器額定電感量為160H，額定電壓為120kV,額定電流為3A。

試驗頻率f=1/2π√LC=1/(2×3.14×√160×0.02×10-6)=89Hz

試驗電流 I=2πfCU試=2π×89×0.02×10-6×95×103=1.06A

總結:裝置容量定為1080kVA/100KV;分12節電抗器，電抗器單節為90kVA/30kV/3A通過組合使用能滿足上述被試品的試驗要求。

6、設備配置一覽表

7、主要功能及參數：

7．1變頻諧振試驗裝置系統參數：

7．1．1．輸入電壓：380V±10%   50Hz；

7．1．2．額定容量：1080kVA；

7．1．3．額定輸出電壓：0 ~ 100kV；

7．1．4．諧振電壓波形：正弦波、畸變率：≤0.5%；

7．1．5．輸出電壓不穩定度：≤0.5%；

7．1．6．輸出頻率范圍：25～320Hz；

7．1．7．頻率調節分辨率：0.01Hz；

7．1．8．品質因數Q值：額定負載下不小于50；

7．1．9．絕緣水平：1.2倍額定電壓耐壓1min；

7．1．10．額定電流下連續運行時間不低于30 min；

7．1．11．電壓測量精度：1級；

7．1．12．噪   聲：≤45dB；

7．1．13．該裝置配備以下保護功能：

設備有手動試驗、自動調諧及自動試驗；

過電壓保護、過電流保護、放電保護、斷電保護、零啟動保護。

試驗數據大屏幕顯示、中文菜單、可打印輸出、打印機為嵌入式。

7．2 調頻電源：

7．2．1．額定輸出容量：60kVA；

7．2．2．輸入電源：380V±10%  50Hz；

7．2．3．額定輸入電流：176A；

7．2．4．額定輸出電壓：0-400V可調、單相、輸出電壓不穩定度0.05%；

7．2．5．額定輸出電流：150A；

7．2．6．頻率調節范圍：25～320Hz；

7．2．7．額定容量下連續運行為規定工作時間下溫升≤60K；

7．2．8．顯示以下參數：

a．經變頻輸出的頻率、電壓、電流；

b．過壓保護電壓值，并可任意整定，當成套裝置的輸出電壓值達到保護整定時，可自動切除成套裝置；

c．過流保護：當調頻電源的輸出電流達到保護整定值時，可自動切除成套裝置；

d．擊穿保護：當高壓側發生對地閃絡時，可自動切除成套裝置，裝置帶有隔離裝置，可確保設備和人身不受損害；

e．具有全電壓輸出保護，在調壓過程中，一旦調壓失控，調頻電源立即閉鎖；

7．2．9．可實現以下操作：

a．頻率的調節，上升和下降頻率調節分粗調和細調兩種，并可自動尋找試驗諧振點，保證諧振頻率在整個試驗過程中不發生漂移；

帶有設置電壓、設置時間，電壓自動上升到設置值而停止并自動計時；

帶有各種保護功能的整定按鈕，可在面板上對各種保護值進行整定；

帶有手動試驗功能和自動試驗功能；

帶有試驗數據打印功能。

7．3 勵磁變壓器

7．3．1．結構形式：油浸式；

7．3．2．額定容量：60kVA；

7．3．3．輸入電壓：400V；

7．3．4．輸出電壓：1.5kV/3kV/6kV；

7．3．5．額定輸出電流：40A/20A/10A；

7．3．6．工作頻率：30～300Hz；

7．3．7．額定容量下連續運行為規定工作時間下，線圈對空氣的溫升不大于60K；

7．4 高壓電抗器30kV/3A

7．4．1．結構形式：干式、環氧澆鑄；

7．4．2．額定容量：90kVA；

7．4．3．額電電壓：30kV；

7．4．4．額定電流：3A；

7．4．5．額定電感量：40H；

7．4．6．工作頻率：30～300Hz；

7．4．7．額定容量下連續運行為規定工作時間下，電抗器對空氣的溫升不大于60K；

7．4．8．性能及特點：電抗器設計干式、環氧澆鑄，電抗器可以自由方便疊裝。環氧樹脂絕緣筒外殼，具有足夠的電氣、機械強度，必要的散熱能力以及油熱脹冷縮的裕度。外殼上下蓋板,顏色為橘紅色。

7．5 電容分壓器

7．5．1．結構形式：電容式；

7．5．2．額定電壓：100kV；

7．5．3．額定電容量：5000pF；

7．5．4．工作頻率：30～300Hz；

7．5．5．測量精度：≤1.0%；

7．5．6．性能及特點：

a.額定電壓下可連續運行2小時。

b.在30～300Hz范圍內，其精度和穩定度保持不變。

c.在20℃溫度下電容分壓器介質損耗值≤0.0025

d.電容分壓器配有支撐底架，具有足夠的穩定性。

e.電壓測量通過測試引線引至調頻電源進行測量。

8、設備制造引用和執行標準

DL/T849.6—2004      高壓諧振試驗裝置；

GB 6450—1986       干式電力變壓器；

DL/T848.2—2004      試驗變壓器；

GB/10229—1988      電抗器；

GB/T11920—1989     控制裝置通用技術條件；

GB/T16927.1—1997   高電壓試驗技術；

IEC358—1990        耦合電容器和電容分壓器。