串聯諧振耐壓試驗裝置現狀分析一、諧振基本原理

串聯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。

根據諧振原理，我們知道當電抗器L的感抗值Xl與回路中的容抗值Xc相等時，回路達到諧振狀態，此時回路中僅回路電阻R消耗有功功率，而無功功率則在電抗器與試品電容之間來回振蕩，從而在試品上產生高壓。

串聯諧振耐壓試驗裝置現狀分析二、系統構成

全套試驗系統由調頻電源主機、電抗器、分壓器、激勵變壓器和補償電容器（可選器件）組成，接入被試品后組成一個諧振系統進行交流耐壓實驗。

主機： 就是一臺幅值和頻率可調的正弦波交流調頻電源，給諧振回路提供激勵源，同時提供電壓顯示、電流顯示、計時、保護、報警等功能。

電抗器：就是一個大電感線圈，與被試品（相當于電容）構成串聯諧振回路，可配置電抗器多節電抗器，使用時通過不同的串聯、并聯組合、實現不同的電感量以適用不同的試驗條件。

分壓器：內部通過電容器分壓，從試品上高電壓分得低電壓供主機測量、控制使用。

勵磁變壓器：隔離主機電源與諧振回路電源，并升高主機的輸出電壓。

補償電容器： 當試品電容量很小時，如果要實現系統諧振可能要求的電源頻率超出試驗標準的規定，可在試品上并聯一個補償電容，以實現試驗要求，稱此電容器為補償電容器。

串聯諧振耐壓試驗裝置現狀分析三、主要技術性能

1．  功率電源電壓：AC380V±10%、50Hz；

2．  儀器電源：220V±10%、50Hz；

3．  諧振輸出容量：800kVA；

4．  儀器額定電壓：0～400kV；

5．  輸出頻率范圍：30～300Hz；

6．  輸出電壓波形：正弦波，波形畸變率＜0.5%；

7．  頻率調節靈敏度：0.1Hz，不穩定度≤0.05%；

8．  系統噪聲：≤60db；

9、系統測量精度：＜1級；

10．輸出電壓不穩定：＜0.5%；

11．保護響應時間：1us；

12．電感非線性度：≤0.05%；；

13．滿功率輸出下,連續工作時間為60min

14．環境溫度：-15℃～+50℃；

15．相對濕度：≤90%RH；

16．海拔高度：≤2000米。

串聯諧振耐壓試驗裝置現狀分析四、及部件名稱

串聯諧振耐壓試驗裝置現狀分析五、操作步驟

1、正確連線，檢查無誤后方可送電。

必要時工作電源的跳過現場漏電保安器，以免不必要的跳閘。

2、打開電源開關，主機開始工作，液晶屏顯示版權頁，該頁標明本裝置的軟件版本號。

觸按確認鍵，進入系統菜單，該主菜單下有：試驗方案、開始試驗、試驗幫助、系統設置、實用工具和試驗記錄等六個子菜單項。

3、 系統設置菜單下有電抗器電感、日期時間設置和采樣系數設置等三個子菜單項。按上下鍵，上下移動光標系統參數設置菜單項，觸按確定鈕后，進入系統參數設置菜單，可以分別設定電抗器的電感—H、-年-月-日、-時-分-秒和電壓和電流的采樣系數也就是采樣倍率，設定完成后，觸按返還鍵返回上上等菜單。

電抗器電感量的設定：按確定鍵選擇到此項，按左右鍵移動光標需要改變的數位，按上下鍵改變數值，達到所要達到的數值按確定鍵確認。

日期時間的設定：按確定鍵選擇到此項，按左右鍵移動光標需要改變的數位，按上下鍵改變數值，按照所要設置的年月日時間數值按確定鍵確認。

采樣系數的設定：按確定鍵選擇到高壓/電流采樣系數項，此項為電壓或電流采樣倍率的設定。一般出廠前設定好了。如需修改，要輸入密碼。（密碼廠家與設備一起提供一般設定為：188888）

警告：系統默認上一次電抗器電感、日期時間和采樣系數設定值。如果需改變要重新設定。電抗器電感量設定值與實際使用的電抗器電感量不對，會導致試驗報告中的被試品電容量不準。其他并不會影響。采樣系數設置不正確，會導致顯示電壓電流不準將很有可能會對被試品或試驗設備造成損壞。

4、試驗方案菜單下有預置保護電流、找頻起始頻率、找頻結束頻率、預定起始功率四個子菜單項，分別設定本次試驗的保護電流、找頻起始頻率、找頻結束頻率、輸出起始功率，全部設定完成后，觸按返還鍵進入預置試驗電壓和預置試驗時間設置菜單。

可以分3段時間設置試驗電壓和試驗時間, 實際試驗時,若設定為自動試驗, 裝置將按設定的3段電壓及時間,按順序分別加壓, 全部完成后自動退出.

如果第2段電壓設為0, 或時間設為0, 那么執行完第1段試驗電壓加壓后退出試驗, 只加壓第1段設定的電壓.

如果第三段電壓設為0, 或時間設為0, 不執行第三段加壓.

試驗方案設置的設定：在試驗電壓項中，按確定單鈕，移動左右光標到需要改變的數位，按上下單鈕以改變當前數位的數值大小，觸按返回鈕完成當前數位的數值設定，依次選擇下一項數值的設定，直至分別完成試驗時間、起始頻率、起始功率的設置，方可完成本次試驗的試驗方案設置的設定。

出廠默認值：試驗電壓 20kV、加壓時間 2min、激勵強度 2%、輸出電流20A、頻率范圍30-300Hz。

5、實用工具菜單下有

串聯諧振頻率計算：在實驗前可對諧振頻率進行計算。只需輸入具體參與試驗的電感、電容值并按確定鍵試驗頻率即直接生成。

6、開始試驗菜單下有自動試驗模式和手動試驗模式兩種子菜單可供選擇。

按確認鍵進入所選試驗步驟.

自動試驗模式的操作：選中自動試驗模式后，觸按菜單鈕進入正在自動尋找諧振點菜單項，裝置在設定的頻率范圍內自動尋找諧振點（如果被試品電容C和電抗器電感L的實際諧振頻率不在設定的頻率范圍內，將找不到諧振點，此時根據需要調整頻率范圍或調整被試品回路的LC參數）。當找到諧振點時，會有聲音提示。

找到諧振點后，裝置自動進入正在自動升壓菜單項，當升到試驗電壓設定的電壓時，裝置停止加壓。

當裝置升到試驗電壓設定的電壓時，設備停止加壓，自動進入正在加壓試驗菜單項，并自動記錄試驗的加壓時間，當加壓時間到達設定時間時，設備逐步降壓退出試驗，完成本次試驗，進入試驗結束菜單項。并可選擇保存試驗數據或打印試驗數據。                            

試驗時間的一行顯示末端,會顯示[一段]或[二段]或[三段]字樣,表示當前正在進行的加壓試驗是預置的一段,二段或三段.

手動試驗模式的操作：選中手動試驗模式后觸按確定鈕，進入正在試驗菜單項；手動按調頻鈕，對應的光標隨之改變到輸出頻率項，可以通過上下左右鍵改變頻率大小使其試驗電壓逐步升高，當升到*高電壓時，繼續向上或向下調整頻率按鈕，直至試驗電壓開始下降；這時反調頻率，試驗電壓又逐步回升，上下回調頻率，從頻率的高位到低位逐位調整*高電壓值時的頻率就是當前的諧振頻率。

找到諧振點后，手動按電壓鈕，光標到了輸出功率，隨之按上下鍵增加輸出功率，試驗電壓也逐步升高，當升到試驗電壓設定電壓值時，裝置停止加壓，并有屏幕顯示提示和聲音提示；自動進入正在加壓試驗菜單項，并自動記錄試驗的加壓時間，當到達加壓時間設定時間時，設備逐步降壓退出試驗，完成本次試驗，進入試驗結束菜單項。

注意：在調節頻率調整鈕的過程中，觸按左右鈕，可以改變頻率調節的速度實現粗細調的切換。在調節電壓調整鈕的過程中，向下觸按左右鈕，可以改變電壓的升降的速度實現粗細調的切換。觸按調頻、調壓鈕，實現調頻與調壓間的切換。

7、進入試驗記錄查詢菜單項，查詢以往和當前試驗數據。選擇上下鍵翻看前一組數據后一組數據；選擇左右鍵可選擇打印或刪除當前頁的內容。

125/456為試驗數據庫指針，分子是試驗數據的在數據庫的順序數，分母是當前的數據總數，*多可儲存999組試驗數據。

8、裝置和試驗狀態菜單提示：設備的使用和升壓和耐壓試驗過程中，如果出現影響試驗設備、被試驗設備以及操作人的**情況，設備可能出現自動保護轉臺，并在屏幕有相應的提示。

不能諧振：如果諧振點不在諧振頻率設置的范圍內；系統連線不正確等現象，裝置將找不到諧振點，這時裝置和試驗狀態菜單中的不能諧振項被反白并閃爍。

輸出保護：如果裝置的電源輸出電流大于輸出保護設定的電流值，裝置自動保護，這時裝置和試驗狀態菜單中的輸出保護項被反白并閃爍。

試驗中止：如果在試驗升壓或加壓過程出現閃絡現象，裝置自動保護，這時裝置和試驗狀態菜單中的輸出保護項被反白并閃爍。

9、試驗幫助內容包括五大項分別為：1.版本信息2.接線示意3.使用說明4.常見問題5.參考資料.如常見問題FAQ分五幅畫面顯示、各種被試品電力電纜、變壓器、發電機電容參數的查詢：

接線示意圖：

10、設備出廠參數設置是生產廠家的出廠設置參術和校驗參數，不適當的設置和修改會影響設備性能和高壓試驗的**性，未經廠家授權密碼，無法修改。

警告：正常試驗狀態下，按返回鍵即可中止試驗。中止或結束試驗后，應分離刀閘切斷電源。在升壓或加壓過程中，非緊急情況，不要按下急停鍵。

六、本說明書的專屬名詞的定義

自動試驗：高壓試驗全過程由主機按程序和預置參數自動完成。

自動調諧：    調諧由主機按程序自動完成，升壓手動完成。

手動試驗：尋找諧振點和升壓均為手動，通過面板旋鈕完成。

系統參數設置是指對設備部件參數的設置。

試驗參數設置是指對試驗過程參數的設置。

試驗模式選擇是指對試驗模式的選擇。

試驗結果查詢是指對試驗數據的查詢。

分壓器變比是指對分壓器的分壓比設置。

電抗器電感是指對電抗器電抗值的設置。

激勵變變比是指對勵磁變壓器的變比設置。

設置電壓是高壓試驗時的保護電壓設置。

試驗電壓是高壓試驗時的試驗電壓。

加壓時間是施加試驗電壓的時間。

激勵強度是指主機電源輸出的大小。

輸出電流是主機電源的輸出電流。

頻率范圍是試驗的頻率范圍。

自動試驗模式是指試驗過程全部自動完成。

自動調諧模式是指自動尋找諧振點后，手動加壓完成試驗。

手動試驗模式全部由人工完成試驗過程。

未接地線主機電源為接地。

不能諧振未能找到諧振點。

輸出保護主機電源輸出電流大于整定電流。

試驗中止指在升壓或加壓過程裝置自動保護。

設備出廠參數設置是廠家對設備有關參數的設置。

確認鍵：確認當前操作。

返回鍵：返回上上等菜單。

七、變頻電源技術參數：

1．額定輸出容量：30kvA；

2．儀器電源：220v±10%  50Hz；

功率電源：380v±10%  50Hz；

3．額定輸入電流：79A；

4．額定輸出電壓：0-340v可調、單相、輸出電壓不穩定度0.05%；

5．額定輸出電流：88A；

6．頻率調節范圍：25～320Hz；

7．額定容量下連續運行為規定工作時間下*高溫升≤60K；

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；

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；

b．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；

c．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；

d．帶有手動試驗功能和自動試驗功能；

e．帶有試驗數據打印功能。

八、勵磁變壓器技術參數（1）： 

1．結構形式：油浸式；

2．額定容量：30kVA；

3．輸入電壓：0～340V；

4．輸出電壓：四組并聯5KV；四組串聯20KV；二串二并10KV；

5．輸出電流：四組并聯6A；四組串聯1.5A；二串二并3A；

6．工作頻率范圍：30～300Hz；

勵磁變壓器的接線端子，如圖所示：

1．輸出端尾—與接地端連接。

2．輸出端頭—與電抗器連接。

3．接地端—與變頻電源、分壓器及被試品共同接地。

1．4．輸入端—接調頻電源功率輸出端。

九、單臺諧振電抗器技術參數：

1．  額定容量：80KVA；

2． 額定電壓：40kV

3．  額定電流：2A；

4．  電 感 量：60H；

5．  品質因數：Q≥30

6．  采用環氧干式。

7．接線端了如圖所示：

a.高壓側接線端子—與被試品高壓端連接。

b.低壓側接線端子—與勵磁變輸出端連接。                        

c.多臺電抗器串聯時上節的低壓側與下節高壓側連接。諧振電抗器采用多臺串聯或并聯的連接方式。

8．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；

9．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。

現狀分析

國內外有關部門為什么廣泛推薦采用交流耐壓取代直流耐壓?隨著國民經濟的發展以及城網供電電壓等級的提高，交聯聚乙烯絕緣電力電纜(XLPE)以其合理的工藝和結構，優良的電氣性能和**可靠的運行特點，在國內外獲得越來越廣泛的使用。尤其在高壓輸電領域更取得了巨大的進展。與充油電纜相比，交聯電纜敷設安裝方便，運行維護簡單，不存在油的淌流問題。但是，近年來的運行和研究表明，交聯聚乙烯電纜的絕緣在運行中易產生樹枝化放電，造成絕緣老化破壞，嚴重地影響了交聯聚乙烯絕緣電力電纜的使用壽命。因此，充分認識交聯電纜的絕緣特性，及時有效地發現和預防絕緣中存在的某些缺陷，對保障設備乃至系統的**運行具有十分重要的意義。闡述了影響交聯電纜絕緣的主要因素以及電纜的交接試驗原理，認為在現場對交聯電纜實施交流耐壓試驗是必要和可行的。 為了保證電纜**可靠運行，有關的國際標準對電纜的各種試驗做了明確的規定。主要試驗項目包括:測量絕緣電阻、直流耐壓和泄漏電流。其中測量絕緣電阻主要是檢驗電纜絕緣是否老化、受潮以及耐壓試驗中暴露的絕緣缺陷。直流耐壓和泄漏電流試驗是同步進行的，其目的是發現絕緣中的缺陷。但是近年來國內外的試驗和運行經驗證明:直流耐壓試驗不能有效地發現交聯電纜中的絕緣缺陷，甚至造成電纜的絕緣隱患。德國Sechiswag公司在1978~1980年41個回路的10 kV電壓等級的XLPE電纜中，發生故障87次;瑞典的3 kV~24.5 kV電壓等級XLPE電纜投運超出9 000 km，發生故障107次，國內也曾多次發生電纜事故，相當數量的電纜故障是由于經常性的直流耐壓試驗產生的負面效應引起。因此，國內外有關部門廣泛推薦采用交流耐壓取代傳統的直流耐壓。 上世紀80年代至90年代中期，加拿大、德國、美國等先進國家制定了相應的交流耐壓試驗標準并推廣應用。從90年代末開始，我國的廣東、北京、上海、浙江、山東等地出臺了對xlpe電纜做交流試驗的暫行規定。國標GB50150-2006 《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》推薦采用變頻串聯諧振耐壓方式。