第一章 概述

該裝置主要針對(duì)交聯(lián)電纜、水力發(fā)電機(jī)、主變、母線、GIS等的交流耐壓試驗(yàn)，具有較寬的適用范圍，是地、市、縣級(jí)高壓試驗(yàn)部門及電力安裝、修試工程單位理想的耐壓設(shè)備。

該裝置主要由變頻控制電源、激勵(lì)變壓器、電抗器、電容分壓器、補(bǔ)償電容器（選配）組成。

串聯(lián)諧振在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)：

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(gè)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(yàn)所需的電源功率只有試驗(yàn)容量的1/Q。

2、設(shè)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(yàn)變壓器，而且，諧振勵(lì)磁電源只需試驗(yàn)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(yàn)裝置的1/10-1/30。

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(duì)試品的誤擊穿。

4、防止大的短路電流燒傷故障點(diǎn)。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當(dāng)試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的1/Q。而并聯(lián)諧振或者試驗(yàn)變壓器方式做耐壓試驗(yàn)時(shí)，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(diǎn)，又不存在大的短路電流燒傷故障點(diǎn)的隱患。

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

變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置主要功能及其技術(shù)特點(diǎn)：

1、裝置具有過(guò)壓、過(guò)流、零位啟動(dòng)、系統(tǒng)失諧（閃絡(luò)）等保護(hù)功能，過(guò)壓過(guò)流保護(hù)值可以根據(jù)用戶需要整定，試品閃絡(luò)時(shí)閃絡(luò)保護(hù)動(dòng)作，以保護(hù)式品。

2、整個(gè)裝置單件重量很輕，便于現(xiàn)場(chǎng)使用。

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

工作模式為：全自動(dòng)模式、手動(dòng)模式、自動(dòng)調(diào)諧手動(dòng)升壓模式。

4、能存儲(chǔ)和異地打印數(shù)據(jù)，存入的數(shù)據(jù)編號(hào)是數(shù)字，方便的幫助用戶識(shí)別和查找。

5、裝置自動(dòng)掃頻時(shí)頻率起點(diǎn)可以在規(guī)定范圍內(nèi)任意設(shè)定，同時(shí)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(diǎn)。

6、采用了DSP平臺(tái)技術(shù)，可以方便的根據(jù)用戶需要增減功能和升級(jí)，也使得人機(jī)交換界面更為人性化。

第二章 串聯(lián)諧振原理

本篇將和大家討論串聯(lián)諧振的原理，并分析串聯(lián)諧振現(xiàn)象的一些特征，探索串聯(lián)諧振現(xiàn)象的一些基本規(guī)律，以便在應(yīng)用中能更自如的使用串聯(lián)諧振和分析在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)生的一些現(xiàn)象。

一、串聯(lián)諧振的產(chǎn)生

諧振是由R、L、C元件組成的電路在一定條件下發(fā)生的一種特殊現(xiàn)象。首先，我們來(lái)分析R、L、C串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件和諧振時(shí)電路的特性。圖1所示R、L、C串聯(lián)電路，在正弦電壓U作用下，其復(fù)阻抗：

圖1                                         圖2

此時(shí)電路阻抗Z(ω0)＝R為純電阻。電壓和電流同相，我們將電路此時(shí)的工作狀態(tài)稱為諧振。由于這種諧振發(fā)生在R、L、C串聯(lián)電路中，所以又稱為串聯(lián)諧振。式1就是串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件。由此式可求得諧振角頻率ω0如下：

由此可知，串聯(lián)電路的諧振頻率是由電路自身參數(shù)L、C決定的．與外部條件無(wú)關(guān)，故又稱電路的固有頻率。當(dāng)電源頻率一定時(shí)，可以調(diào)節(jié)電路參數(shù)L或C，使電路固有頻率與電源頻率一致而發(fā)生諧振；在電路參數(shù)一定時(shí)，可以改變電源頻率使之與電路固有頻率一致而發(fā)生諧振。

二、串聯(lián)諧振的品質(zhì)因數(shù)

串聯(lián)電路諧振時(shí)，其電抗X(ω0)＝0，所以電路的復(fù)阻抗

呈現(xiàn)為一個(gè)純電阻，而且阻抗為最小值。諧振時(shí)，雖然電抗X＝XL—Xc=0，但感抗與容抗均不為零，只是二者相等。我們稱諧振時(shí)的感抗或容抗為串聯(lián)諧振電路的特性阻抗，記為ρ，即

ρ的單位為歐姆，它是一個(gè)由電路參數(shù)L、C決定的量，與頻率無(wú)關(guān)。

    工程上常用特性阻抗與電阻的比值來(lái)表征諧振電路的性能，并稱此比值為串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)，用Q表示，即

品質(zhì)因數(shù)又稱共振系數(shù)，有時(shí)簡(jiǎn)稱為Q值。它是由電路參數(shù)R、L、C共同決定的一個(gè)無(wú)量綱的量。

三、串聯(lián)諧振時(shí)的電壓關(guān)系

諧振時(shí)各元件的電壓分別為

即諧振時(shí)電感電壓和電容電壓有效值相等，均為外施電壓的Q倍，但電感電壓超前外施電壓90°，電容電壓滯后外施電壓90°，總的電抗電壓為0。在電路Q值較高時(shí)，電感電壓和電容電壓的數(shù)值都將遠(yuǎn)大于外施電壓的值，所以串聯(lián)諧振又稱電壓諧振。

常見(jiàn)的試品如變壓器、GIS系統(tǒng)、SF6斷路器、電流互感器、電力電纜、套管等均為容性，系統(tǒng)配備的電抗器為感性，試驗(yàn)時(shí)先通過(guò)調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振，再在回路諧振的條件下調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達(dá)到試驗(yàn)值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品上產(chǎn)生較高的試驗(yàn)電壓。

在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中試品上的高壓電壓和低壓電壓遵循以下公式：

U試 = QU激

其中：U試為高壓諧振試驗(yàn)電壓，Q為系統(tǒng)串聯(lián)諧振的品質(zhì)因數(shù)，      U激為激勵(lì)變壓器輸出電壓。

 例如：假設(shè)系統(tǒng)串聯(lián)諧振的品質(zhì)因數(shù)Q為30，激勵(lì)變壓器選擇16kV的抽頭，激勵(lì)變壓器額定輸入電壓為400V，如果激勵(lì)變壓器輸入電壓為100V時(shí)，高壓電壓計(jì)算步驟如下：

①計(jì)算激勵(lì)變壓器變比

激勵(lì)變壓器變比N=激勵(lì)變壓器所選抽頭電壓/輸入額定電壓

即：N=16kV/400V=16000/400=40

②計(jì)算激勵(lì)變壓器輸出電壓

激勵(lì)變壓器輸出電壓=激勵(lì)變壓器輸入電壓*激勵(lì)變壓器變比

即：U激=100V*40=4kV

③計(jì)算高壓諧振試驗(yàn)電壓

高壓諧振試驗(yàn)電壓=激勵(lì)變壓器輸出電壓*系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)

即：U試=4kV*30=120kV

故系統(tǒng)最終的高壓諧振試驗(yàn)電壓為120kV。

第三章 變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置應(yīng)用

（一）變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置接線示意圖

變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)接線圖

（二）交聯(lián)乙烯電纜的交流耐壓

電纜耐壓試驗(yàn)接線圖

（三）變壓器等的交流耐壓試驗(yàn)

變壓器耐壓試驗(yàn)接線圖

（四）發(fā)電機(jī)等的交流耐壓試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)耐壓試驗(yàn)接線圖

第四章 變頻電源詳細(xì)使用介紹

3.1設(shè)備基本說(shuō)明

3.1.1電源

?將380V/220V直接與變頻電源的“輸入”連接。

3.1.2操作面板說(shuō)明

圖1

? 電源開(kāi)關(guān)：負(fù)責(zé)變頻電源部分的電源供給。

? 高壓指示：變頻電源啟動(dòng)指示。

? 復(fù)位：負(fù)載失諧、變頻源過(guò)熱以及其它保護(hù)動(dòng)作后的故障復(fù)位。

? 急停：發(fā)生緊急情況的應(yīng)急中斷按鍵。

? 分壓器信號(hào)：用于接入分壓器低壓臂，最大電壓100V，輸入阻抗10M。

? 接地：用于系統(tǒng)安全接地。

? USB接口:用于接入U(xiǎn)盤查詢資料或接入鼠標(biāo)代替觸摸操作。

? 液晶顯示器：用于系統(tǒng)各參數(shù)、波形、菜單等的顯示。

? 輸入：電源接入,三相380V±10%或單相220V±10%（45-64Hz）；當(dāng)電源為380V時(shí)，接A,B,C三相,可做額定負(fù)載試驗(yàn)；當(dāng)電源為220V時(shí)，接A,C二相,只可做1/2負(fù)載試驗(yàn)。

? 輸出：變頻電源輸出至激勵(lì)變壓器輸入。

3.1.3接通電源

變頻電源操作箱在通電后合上“電源開(kāi)關(guān)”，液晶屏點(diǎn)亮顯示。

注意：儀器兩側(cè)開(kāi)孔處的風(fēng)扇在運(yùn)行則表示儀器內(nèi)部功率器件正常工作，否則表示儀器內(nèi)部過(guò)熱或上次試驗(yàn)時(shí)沒(méi)有復(fù)位。此時(shí)應(yīng)該切斷電源，將儀器置于通風(fēng)處?kù)o置1小時(shí)左右，待內(nèi)部適當(dāng)降低溫度后再啟動(dòng)電源。

當(dāng)風(fēng)扇經(jīng)常性的不啟動(dòng)時(shí)，建議立即與廠家聯(lián)系。

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)不可恢復(fù)性故障時(shí)，請(qǐng)不要自行拆卸儀器。

3.2觸摸屏顯示器

變頻電源的控制屏幕為全觸摸屏，只需要在屏幕上要操作的位置輕輕點(diǎn)擊，即可以進(jìn)行操作。

3.2.1開(kāi)機(jī)后，顯示界面如圖2所示。

3.2.2點(diǎn)擊“參數(shù)配置”后，顯示界面如圖3所示。

? 起始頻率：選擇自動(dòng)調(diào)諧時(shí)的啟動(dòng)頻率，下限頻率為20Hz，上限頻率為250Hz。為了保證掃描準(zhǔn)確度“起始頻率”必須比“終止頻率”小50Hz。

? 終止頻率：選擇自動(dòng)調(diào)諧時(shí)的結(jié)束頻率，下限頻率為70Hz，上限頻率為300Hz。為了保證掃描準(zhǔn)確度“終止頻率”必須比“起始頻率”大50Hz。

1.設(shè)置“起始頻率”不可高于“終止頻率”-50Hz。

2.當(dāng)?shù)谝淮卧囼?yàn)時(shí)建議采用20Hz～300Hz進(jìn)行掃描。

3.當(dāng)已經(jīng)知道大概頻率范圍時(shí)，可以選定在適當(dāng)?shù)念l率段掃描，以減少試驗(yàn)時(shí)間。

? 起始電壓：調(diào)諧時(shí)輸出電壓的初始值。輸入范圍為5-100V。

1.對(duì)Q值較低的試品如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、架空母線，初始值設(shè)定為20～30V；

2.對(duì)Q值較高的試品如電力電纜、變壓器、GIS等，初始值設(shè)定為15～20V。

? 第一階段試驗(yàn)電壓：設(shè)置試驗(yàn)電壓的第一階段值。

? 第一階段試驗(yàn)時(shí)間：設(shè)置第一階段試驗(yàn)電壓的耐壓時(shí)間。

? 第二階段試驗(yàn)電壓：設(shè)置試驗(yàn)電壓的第二階段值。

? 第二階段試驗(yàn)時(shí)間：設(shè)置第二階段試驗(yàn)電壓的耐壓時(shí)間。

? 第三階段試驗(yàn)電壓：設(shè)置試驗(yàn)電壓的第三階段值。

? 第三階段試驗(yàn)時(shí)間：設(shè)置第三階段試驗(yàn)電壓的耐壓時(shí)間。

我們的電壓跟蹤系統(tǒng)具備自動(dòng)校核較大電壓波動(dòng)的功能，但電網(wǎng)電壓的波動(dòng)幅度較小時(shí)，由此而引起的高壓電壓的波動(dòng)也在儀器的捕捉范圍內(nèi)，因此，我們強(qiáng)烈建議在設(shè)置試驗(yàn)電壓時(shí)，將“試驗(yàn)電壓”的數(shù)值設(shè)定為比要施加的試驗(yàn)電壓低2％Ue。

如果沒(méi)有階段性耐壓試驗(yàn)時(shí)，只需設(shè)置一個(gè)階段試驗(yàn)電壓值和相應(yīng)的試驗(yàn)時(shí)間，其它階段試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)時(shí)間設(shè)為0。

? 分壓器變比：電容分壓器的分壓變比，一般為1500:1，“分壓器變比”設(shè)置為1500。（也可能為3000:1,出廠已設(shè)置好客戶無(wú)需更改）

? 過(guò)壓保護(hù)：設(shè)置試驗(yàn)電壓的極限值。電壓超過(guò)時(shí)自動(dòng)終止試驗(yàn)，一般比試驗(yàn)電壓高10%，最高可設(shè)置為額定電壓的1.2倍。當(dāng)試驗(yàn)電壓發(fā)生變化時(shí)，過(guò)壓保護(hù)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行更新。

? 過(guò)流保護(hù)：設(shè)置低壓輸出電流的最高值。在不知道實(shí)際試驗(yàn)電流的情況下，一般將其設(shè)置成裝置額定電流。

? 閃絡(luò)保護(hù)：實(shí)際閃絡(luò)保護(hù)電壓值,設(shè)置最大值為階段試驗(yàn)電壓的最大值；默認(rèn)值為階段試驗(yàn)電壓最大值的0.4倍。當(dāng)階段試驗(yàn)電壓發(fā)生改變時(shí)，閃絡(luò)保護(hù)電壓會(huì)自動(dòng)更新。 客戶可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況進(jìn)行修改。

? 幫助：提供設(shè)置“試驗(yàn)參數(shù)”時(shí)的注意事項(xiàng)。

  點(diǎn)擊“幫助”后，顯示界面如圖4所示。

? 自動(dòng)試驗(yàn)：當(dāng)“參數(shù)配置”設(shè)置完時(shí)，點(diǎn)擊“自動(dòng)試驗(yàn)”，進(jìn)入“自動(dòng)試驗(yàn)”界面，顯示界面如圖5所示。                                                                      

點(diǎn)擊“開(kāi)始試驗(yàn)”，系統(tǒng)自動(dòng)尋找諧振點(diǎn)，右下角提示“調(diào)諧中…”，如有異常情況，請(qǐng)點(diǎn)擊 “緊急停機(jī)”；白色代表電壓曲線，顯示界面如圖6所示。

找到諧振點(diǎn)后，系統(tǒng)自動(dòng)升壓，右下角提示“升壓中…”，如有異常情況，請(qǐng)點(diǎn)擊 “緊急停機(jī)”；顯示界面如圖7所示。

圖7

當(dāng)U有效值電壓升到試驗(yàn)的耐壓值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)耐壓計(jì)時(shí)，右下角提示“第一階段試驗(yàn)中…”或者“第二階段試驗(yàn)中…”，如有異常情況，請(qǐng)點(diǎn)擊 “緊急停機(jī)”； 顯示界面如圖8所示。

當(dāng)計(jì)時(shí)到設(shè)置的耐壓時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)降壓，右下角提示“降壓中”，如有異常情況，請(qǐng)點(diǎn)擊 “緊急停機(jī)”； 顯示界面如圖9所示。

當(dāng)U有效值電壓降至0時(shí)，右下角提示“停機(jī)狀態(tài)”， 顯示界面如圖10所示

此時(shí)可以點(diǎn)擊“保存”按鈕，顯示界面如圖11所示。可以在對(duì)應(yīng)試驗(yàn)階段輸入所要保存的試驗(yàn)編號(hào)。然后點(diǎn)擊“確認(rèn)”進(jìn)行保存，或者點(diǎn)擊“取消”，放棄保存。