變頻串聯(lián)諧振成套試驗(yàn)裝置

一、應(yīng)用范圍

變頻串聯(lián)諧振成套試驗(yàn)裝置是運(yùn)用串聯(lián)諧振的原理，利用勵(lì)磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使得回路中的電抗器電感L和試品電容C發(fā)生串聯(lián)諧振，諧振電壓即為試品上所加電壓。變頻諧振試驗(yàn)裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè)，適用于大容量、高電壓的電容性試品的交接和預(yù)防性試驗(yàn)。

適用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV交聯(lián)聚乙烯電力電纜交流耐壓試驗(yàn)

適用于66KV、110KV、220KV、500KV、GIS交流耐壓試驗(yàn)

適用于大型發(fā)電機(jī)組、電力變壓器工頻耐壓

適用于電力變壓器的感應(yīng)耐壓試驗(yàn)

二、主要性能指標(biāo)及特點(diǎn)

2．1主要技術(shù)指標(biāo)

（1）工作溫度范圍：-10~45℃

（2）工作濕度范圍：≤90%

（3）海拔：≤1000m

（4）供電電源電壓：380V±10%、三相或220V±10%、單相（10KW及以下）

                   50/60Hz

（5）供電電源容量：0-300KW

（6）額定輸出電壓：0-1000KV

（7）額定輸出容量：0-35MVA

（8）工作頻率范圍：30-300Hz（亦可根據(jù)用戶要求放寬頻率范圍）

（9）頻率調(diào)節(jié)分辨率：0.02Hz；   不穩(wěn)定度≤0.05%

（10）噪音：≤60dB

（11）系統(tǒng)測(cè)量精度：1級(jí)

（12）輸出波形：正弦波，波形畸變率≤1%

（13）電抗器Q值：30-120

（14）系統(tǒng)具有IGBT、過(guò)電壓、過(guò)電流、試品閃絡(luò)等全自動(dòng)保護(hù)

2．2主要特點(diǎn)

2．2．1體積小、重量輕，適合于現(xiàn)場(chǎng)使用

變頻控制器集調(diào)壓、調(diào)頻、控制及保護(hù)功能為一體，省去了笨重的調(diào)壓器，而且操作方便、讀數(shù)直觀。由于系統(tǒng)Q值較高（30-120），有效地解決了由于電源容量的不足對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的制約。當(dāng)電壓等級(jí)較高時(shí)，電抗器采用多級(jí)或疊積式結(jié)構(gòu)，便于運(yùn)用輸及現(xiàn)場(chǎng)安裝。

2．2．2安裝可靠性高

變頻裝置采用*的設(shè)計(jì)思想、高品質(zhì)的IGBT及驅(qū)動(dòng)回路使輸出波形失真度小，頻率輸出穩(wěn)定性好，具有良好的IGBT、過(guò)電流、過(guò)電壓（保護(hù)值可根據(jù)需要人為整定）以及放電保護(hù)功能，可保護(hù)設(shè)備及人身的安全；當(dāng)試品放電或擊穿時(shí)，由于諧振條件被破壞，短路電流小，只有試品試驗(yàn)電流的1/Q，避免了因擊穿對(duì)試品造成的損壞。

2．2．3試驗(yàn)的等效性好

采用接近工頻（30HZ-300HZ）的交流電壓作為試驗(yàn)電源，無(wú)論是在等效性和*性上都與50HZ/60HA的工頻電源非常接近，保證了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和真實(shí)性。

三、工作原理及系統(tǒng)配置

3．1工作原理

                     VF          T1      L1         L2

輸入：380V，                                                  C1         Cx

三相或220V、

單相（10KW                                            C2    

及以下）

                               峰值測(cè)量

圖一、試驗(yàn)成套裝置原理簡(jiǎn)圖

VF：變頻控制器           T1：勵(lì)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(guò)變頻控制器VF提供電源，試驗(yàn)電壓由勵(lì)磁變壓器T1經(jīng)過(guò)初步升壓后，使高電壓加在高壓電抗器L和試品Cx上，通過(guò)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(tái)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(guò)流保護(hù)、過(guò)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(yàn)人員和試品的安全。

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

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

   過(guò)流保護(hù)：是當(dāng)CPU檢測(cè)到母線工作電流超過(guò)IGBT工作電流或IGBT溫度過(guò)高時(shí)，CPU會(huì)發(fā)生過(guò)流保護(hù)信號(hào)，裝置停止工作，并通過(guò)液晶屏提示系統(tǒng)發(fā)生過(guò)流保護(hù)。

   放電保護(hù)：當(dāng)試器擊穿、短路或試品放電時(shí)，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(shí)）電流的破壞減小，從而保證設(shè)備和人身的安全。

測(cè)量部分：試驗(yàn)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(hào)。

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(lì)磁變壓器

勵(lì)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(yàn)電壓，滿足電抗器、負(fù)載在一不定期品質(zhì)因數(shù)下試驗(yàn)電壓的要求（勵(lì)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(jí)、不同容量試品的試驗(yàn)要求，勵(lì)磁變壓器高壓繞組一般有多個(gè)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(shí)，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(cè)試器件，它由高壓臂C1和低壓臂C2組成，測(cè)量信號(hào)從低壓臂C2上引出，作為高壓電測(cè)量和保護(hù)信號(hào)。