變頻串聯諧振成套試驗裝置安全使用手冊
一、應用范圍
變頻串聯諧振成套試驗裝置是運用串聯諧振的原理，利用勵磁變壓器激發串聯諧振回路，通過調節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發生串聯諧振，諧振電壓即為試品上所加電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業，適用于大容量、高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。
適用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV交聯聚乙烯電力電纜交流耐壓試驗
適用于66KV、110KV、220KV、500KV、GIS交流耐壓試驗
適用于大型發電機組、電力變壓器工頻耐壓
適用于電力變壓器的感應耐壓試驗
二、主要性能指標及特點
2．1主要技術指標
（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（亦可根據用戶要求放寬頻率范圍）
（9）頻率調節分辨率：0.02Hz；不穩定度≤0.05%
（10）噪音：≤60dB
（11）系統測量精度：1級
（12）輸出波形：正弦波，波形畸變率≤1%
（13）電抗器Q值：30-120
（14）系統具有IGBT、過電壓、過電流、試品閃絡等全自動保護
2．2主要特點
2．2．1體積小、重量輕，適合于現場使用
變頻控制器集調壓、調頻、控制及保護功能為一體，省去了笨重的調壓器，而且操作方便、讀數直觀。由于系統Q值較高（30-120），有效地解決了由于電源容量的不足對現場試驗的制約。當電壓等級較高時，電抗器采用多級或疊積式結構，便于運用輸及現場安裝。
2．2．2安裝可靠性高
變頻裝置采用*設計思想、高品質的IGBT及驅動回路使輸出波形失真度小，頻率輸出穩定性好，具有良好的IGBT、過電流、過電壓（保護值可根據需要人為整定）以及放電保護功能，可保護設備及人身的安全；當試品放電或擊穿時，由于諧振條件被破壞，短路電流小，只有試品試驗電流的1/Q，避免了因擊穿對試品造成的損壞。
2．2．3試驗的等效性好
采用接近工頻（30HZ-300HZ）的交流電壓作為試驗電源，無論是在等效性和一致性上都與50HZ/60HA的工頻電源非常接近，保證了試驗結果的可靠性和真實性。
三、工作原理及系統配置
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）
峰值測量
圖一、變頻串聯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，以保證回路在適當的頻率下諧振。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，使回路處于串聯諧振狀態；調節變頻電源的輸出電壓幅度值，使試品上的高壓達到合適的電壓值。
回路的諧振頻率取決于與被試品串聯的電抗器的電感L和試品的電容Cx，諧振頻率f=1/（2π√LCx）。
3．2系統配置
3．2．1變頻控制器
變頻控制器從結構上分為兩大類：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的正弦交流電轉變成為幅值和頻率可調的正弦波，并為整套設備提供電源。
變頻控制器具有IGBT保護、過流保護、過壓保護、放電保護、進線保護等可靠的保護功能，保證試驗人員和試品的安全。
IGBT保護：當IGBT電流過大或過熱時，CPU將停止工作，直到系統恢復正常。
過壓保護：是指當試驗電壓超過人為整定的保護電壓（保護電壓可根據不同試驗電壓需要任意設定）時，控制器自動跳閘，CPU停止工作，并提示系統發生過壓保護。
過流保護：是當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會發生過流保護信號，裝置停止工作，并通過液晶屏提示系統發生過流保護。
放電保護：當試器擊穿、短路或試品放電時，CPU停止工作，并切斷主回路。
進線保護、低通濾波器：不僅可以在穩態下使放電或擊穿電流小，而且使暫態（瞬時）電流的破壞減小，從而保證設備和人身的安全。
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
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、負載在一不定期品質因數下試驗電壓的要求（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，當電源頻率等于1/（2π√LCx）時，它與被試品Cx發生串聯諧振；電抗器的性能直接影響到系統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信號。
3．3決定系統配置參數的因素
系統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）對于交聯聚乙烯電纜決定系統配置的主要是：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決定系統配置的因素為：GIS的電壓等級、GIS的間隔數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、發電機等設備，系統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。
