峰值測量

    圖一、變頻串聯(lián)諧振試驗成套裝置原理簡圖

    VF：變頻控制器T1：勵磁變壓器

    L1、L2：高壓電抗器C1、C2：高壓分壓器高、低壓臂

    Cx：試品

    高壓電抗器L1、L2可并、可串接使用，以保證回路在適當(dāng)?shù)念l率下諧振。通過變頻控制器VF提供電源，試驗電壓由勵磁變壓器T1經(jīng)過初步升壓后，使高電壓加在高壓電抗器L和試品Cx上，通過改變變頻控器的輸出頻率，使回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)；調(diào)節(jié)變頻電源的輸出電壓幅度值，使試品上的高壓達(dá)到合適的電壓值。

    回路的諧振頻率取決于與被試品串聯(lián)的電抗器的電感L和試品的電容Cx，諧振頻率f=1/（2π√LCx）。

    3．2系統(tǒng)配置

    3．2．1變頻控制器

    變頻控制器從結(jié)構(gòu)上分為兩大類：20kW及以上為控制臺式，20kW以下為便攜箱式；它是由控制器和濾波器組成。在系統(tǒng)中變頻控制器的主要作用是把幅值和頻率固定的工頻380V或220V的正弦交流電轉(zhuǎn)變成為幅值和頻率可調(diào)的正弦波，并為整套設(shè)備提供電源。

    變頻控制器具有IGBT保護(hù)、過流保護(hù)、過壓保護(hù)、放電保護(hù)、進(jìn)線保護(hù)等可靠的保護(hù)功能，保證試驗人員和試品的安全。

    IGBT保護(hù)：當(dāng)IGBT電流過大或過熱時，CPU將停止工作，直到系統(tǒng)恢復(fù)正常。

    過壓保護(hù)：是指當(dāng)試驗電壓超過人為整定的保護(hù)電壓（保護(hù)電壓可根據(jù)不同試驗電壓需要任意設(shè)定）時，控制器自動跳閘，CPU停止工作，并提示系統(tǒng)發(fā)生過壓保護(hù)。

    過流保護(hù)：是當(dāng)CPU檢測到母線工作電流超過IGBT工作電流或IGBT溫度過高時，CPU會發(fā)生過流保護(hù)信號，裝置停止工作，并通過液晶屏提示系統(tǒng)發(fā)生過流保護(hù)。

    放電保護(hù)：當(dāng)試器擊穿、短路或試品放電時，CPU停止工作，并切斷主回路。

    進(jìn)線保護(hù)、低通濾波器：不僅可以在穩(wěn)態(tài)下使放電或擊穿電流小，而且使暫態(tài)（瞬時）電流的破壞減小，從而保證設(shè)備和人身的安全。

    測量部分：試驗人員可直接從變頻控制器控制面板上讀取輸入電壓、電流、當(dāng)前工作頻率、變頻控制器輸出電壓、電流及試品上所加諧振電壓信號。

    參數(shù)

    額定輸入：380V、三相或220V、單相50Hz/60Hz

    額定輸出：0~400V或0~220V

    頻率分辨率：0.02Hz

    輸出波形：正弦波

    輸出頻率：20-400Hz

    額定容量：5KW、10KW、20KW、50KW、100KW、200KW、300KW、（其中5KW、10KW可采用單相電源供電）。

    3．2．2勵磁變壓器

    勵磁變壓器的作用是將變頻電源的輸出電壓升到合適的試驗電壓，滿足電抗器、負(fù)載在一不定期品質(zhì)因數(shù)下試驗電壓的要求（勵磁變壓器的容量一般與變頻控制器相同）。為了滿足不同電壓等級、不同容量試品的試驗要求，勵磁變壓器高壓繞組一般有多個抽頭。

    3．2．3高壓電抗器

    高壓電抗器L是諧振回路的重要部件，當(dāng)電源頻率等于1/（2π√LCx）時，它與被試品Cx發(fā)生串聯(lián)諧振；電抗器的性能直接影響到系統(tǒng)Q值的大小。

    3．2．4高壓分壓器

    高壓分壓器是高電壓測試器件，它由高壓臂C1和低壓臂C2組成，測量信號從低壓臂C2上引出，作為高壓電測量和保護(hù)信號。

    3．3決定系統(tǒng)配置參數(shù)的因素

    系統(tǒng)諧振電壓等級和容量取決于試品的電容量C，試驗電壓U試驗頻率f。

    1）對于交聯(lián)聚乙烯電纜決定系統(tǒng)配置的主要是：電纜的電壓等級、電纜的截面積、試驗電纜的長度及電纜要求的諧振頻率范圍。

    2）對于GIS決定系統(tǒng)配置的因素為：GIS的電壓等級、GIS的間隔數(shù)和每個間隔的電容量C，GIS允許的試驗頻率范圍。

    3）對于變壓器、發(fā)電機(jī)等設(shè)備，系統(tǒng)的配置取決于試品的容量試驗電壓、試品的等效電容量C、要求的諧振頻率和試品的空載損耗的大小。

    四、型號說明

    5．1交聯(lián)聚乙烯電纜《XLPE》的交流耐壓試驗

    交聯(lián)聚乙烯電纜《XLPE》屬于固體絕緣電纜，是經(jīng)過特殊的物理、化學(xué)方法交聯(lián)而成，具有良好的電氣及物理性能，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。我國自七十年代以來，交聯(lián)聚乙烯電纜也得到了迅速的發(fā)展，并逐步取代了常規(guī)中低壓油紙絕緣電纜，而且110KV、220KV等高壓電纜也在逐步推廣。

    交聯(lián)聚乙烯電纜它最大的特點就是容量大，若是采用工頻或接近工頻的交流電壓試驗作為擠包絕緣電纜線路竣工試驗存在的最大困難是長線路需要很大容量的試驗設(shè)備：例如630平方毫米220KVXLPF電纜線路，電容量為0.188uF/Km，若電纜長3Km，則每相電纜試驗需要50Hz試驗設(shè)備的容量至少為2.9MVA（試驗電壓178KV試驗電流30A），因此，采用傳統(tǒng)的試驗變壓器的試驗方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)場系統(tǒng)試驗容量的要求，變頻諧振試驗裝置利用變頻諧振的原理，使電源容量減少為試品容量的1/Q，設(shè)備的重量大大降低，使得高電壓、長距離電纜的現(xiàn)場試驗成為可能；同時利用試驗頻率允許在一定范圍內(nèi)（30-300Hz）可調(diào)和試驗電抗器固定可調(diào)（單一電抗器電感是不可調(diào)的，但通過串并聯(lián)，總電感可調(diào)）的原理，使得系統(tǒng)的柔性大大增加。

    電纜試驗的接線圖如下：

    GIS交流耐壓試驗接線圖

    5．3大型變壓器的交流耐壓試驗（外施工頻交流耐壓及感應(yīng)耐壓試驗）

    變壓器應(yīng)該進(jìn)行外施耐壓試驗。它是考驗產(chǎn)品主絕緣電氣強(qiáng)度的最基本的絕緣試驗，是發(fā)現(xiàn)主絕緣是否合理，絕緣材料是無缺陷和制造工藝是否符合要求的重要手段之一，對試驗頻率一般要求在工頻，即45-65Hz。

    采用變頻諧振的方式，通過補(bǔ)償電容器使諧振頻率控制在45-65Hz之內(nèi)，由于回路諧振時Q值高，這樣可大大減小試驗電源的容量，并且頻率可調(diào)，也增大了設(shè)備的應(yīng)用范圍，試驗接線如下圖所示：

    感應(yīng)耐壓的倍數(shù)，對于電力變壓器一般采用額定電壓的兩倍，為了不使鐵心中磁通飽和，應(yīng)使用兩倍以上額定頻率的電源裝置。一般規(guī)定頻率應(yīng)在100-400Hz范圍內(nèi)，但經(jīng)驗證明感應(yīng)耐壓試驗的頻率一般為150-200Hz為宜。

    5．4大型發(fā)電機(jī)組的交流耐壓試驗

    根據(jù)國家和地方電力部門的規(guī)定發(fā)電機(jī)在制造、安裝、檢修和運行以及預(yù)防性試驗中都應(yīng)進(jìn)行交流耐壓試驗，試驗時試驗電壓和工作電壓的波形、頻率一致，作用于絕緣內(nèi)部的電壓分布及擊穿性能能夠適應(yīng)發(fā)電同的工作狀態(tài)，試驗電壓一般為0.75（2Un+3000）或1.5Un，頻率要求為工頻。

    采用YHCX變頻串聯(lián)諧振試驗成套裝置再配上合適的補(bǔ)償電容器在頻率和容量上都可以很地滿足發(fā)電機(jī)的交流耐壓要求。

    試驗接線如下圖：
 

    發(fā)電機(jī)的交流耐壓接線示意圖

    5．5其它試品的交流耐壓試驗

    互感器、套管等設(shè)備在作耐壓試驗時，都相當(dāng)于一電容，利用電抗器和補(bǔ)償電容器也可以使系統(tǒng)在50Hz附近發(fā)生諧振，達(dá)到工頻絕緣試驗的目的。

    說明：交流耐壓試驗方案請參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程或本公司《YHCX變頻串聯(lián)諧振成套試驗裝置資料匯編》。

    六、試驗操作步驟及注意事項

    6．1試驗操作步驟

    1.根據(jù)各種試品接線方法，保證各點的接觸良好，保證一點接地，且接地點距分壓器最近。

    2.確保連接無誤后接通電源。

    3.打開主機(jī)電源開關(guān)會顯示主菜單

    4.將光標(biāo)移至：試驗參數(shù)設(shè)置；按確認(rèn)鍵。進(jìn)行各項參數(shù)的修改，用上下左右

    和確認(rèn)鍵執(zhí)行。

    然后返回主菜單。

    5.將光標(biāo)移至：系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：按確認(rèn)鍵。進(jìn)行時間參數(shù)的修改，用上下左右和確認(rèn)鍵執(zhí)行。

    6.將光標(biāo)移至：進(jìn)入試驗：按確認(rèn)鍵。



    7.此時接上IGBT的輸入電壓選擇試驗方法，進(jìn)行試品的試驗，用確認(rèn)鍵執(zhí)行。

    8.選擇手動試驗時，首*行的是找到試品諧振點，用上下鍵進(jìn)行，使試驗電壓在最高點；在完成了此項操作后請按面板調(diào)壓鍵用左右鍵移位，上鍵增加激勵功率當(dāng)接近試驗電壓后用右移鍵將光標(biāo)移至小數(shù)點后慢慢增加功率防止試品擊穿，到額定電壓后主機(jī)開始自動計時至設(shè)定時間退出試驗。選擇自動試驗時只要按了確認(rèn)鍵就不要這些操作了。

    9.進(jìn)入試驗前注意試品的安全距離，確保人生安全。

    10.主菜單的測試操作項請你不要任意改動應(yīng)將這兩個系數(shù)記到說明書中，防止丟失。

    6.2注意事項

    1.在給整機(jī)加電以前,一定要仔細(xì)檢查各輸入輸出接線是否正確和牢固.接地是否可靠,接地線采用一點接地，從面板上引出（接地線最好用裸銅線）。

    2．試驗時，電抗器不可置于鐵板或銅板等導(dǎo)電材料上。

    3．試驗升壓之前需要整定過電壓保護(hù)值，以防止試驗過程中意外分閘。

    4．當(dāng)變頻控制器提示過電壓保護(hù)、過流保護(hù)或放電保護(hù)時，請退出試驗，重新整定電壓電流保護(hù)值，再進(jìn)入試驗。

    七、常見故障及分析

    1．主機(jī)找不到諧振點。

    原因：系統(tǒng)諧振點在主機(jī)的輸出頻率范圍之外；系統(tǒng)接線錯誤；

    系統(tǒng)未可靠接地；高壓采樣反饋信號開路或連接不可靠；試品有故障。

    2．主機(jī)復(fù)位。

    原因：主機(jī)供電電源波動；外界強(qiáng)磁場干擾；主機(jī)未可靠接地；

    3．Ｑ值偏低，即電壓升不上去，或升不高。

    原因：試品放電泄漏；

    電抗器磁路受干擾，例如電抗器被放置在磁場屏蔽范圍內(nèi)。

    4．電源跳閘。

    原因：諧振系統(tǒng)回路短路。

    說明：以上故障原因僅供參考。

    注意：

    請勿擅自打開箱體，拆卸或更換元器件，如有質(zhì)量問題，請與本公司聯(lián)系。

    八、維護(hù)

    8．1日常維護(hù)

    對于串聯(lián)諧振成套裝置各部件，應(yīng)定期檢查，確保結(jié)構(gòu)堅固。不使用時，應(yīng)存放于干燥、清潔場地，防止雨水、灰塵進(jìn)入裝置內(nèi)部。

    8．2運輸

    運輸時請確保各裝置固定，不松動，適當(dāng)加以緩震保護(hù)。搬運時，輕拿輕放，請勿拋摔！

    質(zhì)保期內(nèi)，若因本公司產(chǎn)品質(zhì)量問題不能正常使用，本公司將無償上門服務(wù)，終身維修。

    九、隨機(jī)文件

    1、YGCX2858變頻串聯(lián)諧振成套試驗裝置使用說明書1份

    2、保修卡/合格證1份

    十、附錄一：部分設(shè)備（試品）的電容值：

    交聯(lián)聚乙烯電纜每公里電容量

    十、附錄二：部分設(shè)備試驗電壓標(biāo)準(zhǔn)：

    電纜30-75Hz的交流耐壓試驗電壓