一.YD2000調頻諧振耐壓裝置主要功能及技術(shù)特點(diǎn)

*由公司自主研發(fā)，采用了基于DSP平臺技術(shù)的SPWM控制，集調壓、調頻、控制及保護于一身，輸出波形失真小，頻率穩定，具有良好的過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱、放電保護等功能，可廣泛適用于發(fā)電機、電力變壓器、GIS、交聯(lián)高壓電纜、高壓開(kāi)關(guān)、互感器等電力設備的交流耐壓試驗。

1．具有過(guò)壓、過(guò)流、零位啟動(dòng)、系統失諧（閃絡(luò )）等保護功能，過(guò)壓過(guò)流保護值可以根據用戶(hù)需要進(jìn)行整定。

2．整個(gè)裝置單件重量很輕，便于現場(chǎng)使用。

3．具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作模式，方便用戶(hù)根據現場(chǎng)情況靈活選擇，提高試驗速度。手動(dòng)模式可使用電位器進(jìn)行升壓，使用尤其方便。

4．能存儲和異地打印數據。

5．采用工業(yè)觸摸屏進(jìn)行控制，人機界面好，操作方便，觸摸屏可顯示掃頻曲線(xiàn)，方便使用者直觀(guān)了解是否找到諧振點(diǎn)。

二.系統整體技術(shù)指標

1．工作溫度：-10℃～45℃；

2．工作濕度：≤85%；

3．海拔：≤1000m；

4．供電電源電壓：三相AC380V±10%(或單相AC220V±10%)，50Hz；

注：當實(shí)際輸出電流大于15A時(shí)，建議使用三相AC380V電源供電

5．電源大功率：10kW(三相AC380V電源供電時(shí))；

6．大試驗容量：300kVA；

7．工作頻率范圍：20~300Hz；

8．調頻步進(jìn)頻率：0.1Hz；

9．調頻不穩定度：<0.05%；

10．諧振電壓波形：正弦波，畸變率<1%；

11．系統測量精度：1.0級；

三、主要相關(guān)標準

1.《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》                 GB50150-2006

2.《高壓諧振試驗裝置》                                     DL/T 849.6-2004

3.《高壓試驗裝置通用技術(shù)條件 第2部分：工頻高壓試驗裝置》   DL/T848.1-2

4.《電力設備預防性試驗規程》                               DL/T T596.6-1996

5.《電抗器》                                               GB10229.88

6.《耦合電容器和電容分壓器》                               IEC358(1990)

四、應用范圍

配置主要針對6~35kV交聯(lián)電纜的交流耐壓試驗以及實(shí)際試驗電壓低于300kV的其它電力高壓設備如發(fā)電機、變壓器、GIS、開(kāi)關(guān)、母線(xiàn)、套管、互感器等的交流耐壓試驗。

五、設備組成

主要由變頻控制電源、勵磁變壓器、電抗器、電容分壓器和補償電容器組成。各部件分別介紹如下：

5.1變頻控制電源

輸入電壓：三相AC380V或單相AC220V±10%  50Hz

大功率：10kW

輸出電壓頻率：20～300Hz連續可調

頻率步進(jìn)：0.1Hz步進(jìn)可調

輸出波形：正弦波

頻率不穩定度：≤0.05%

額定工作電流：25A

5.2勵磁變壓器

勵磁變壓器為單相干式自冷，它的主要作用是將變頻電源輸出的正弦波電壓升壓到合適的試驗電壓值，一般勵磁變壓器有多個(gè)繞組，配合電抗器使用，可滿(mǎn)足不同電壓等級、不同容量的試驗要求，勵磁變壓器的容量與變頻電源相同。

5.3電抗器

電抗器采用干式結構，可單獨或任意串聯(lián)、并聯(lián)使用，環(huán)氧樹(shù)脂絕緣筒外殼。

電抗器并聯(lián)，增加電流容量，電感減??；電抗器串聯(lián)，增加電壓耐壓等級，電感增加。實(shí)際應用時(shí)，可根據實(shí)際情況進(jìn)行串、并聯(lián)，以滿(mǎn)足試驗電壓、電流的需要。

5.4電容分壓器

環(huán)氧筒外殼，用來(lái)測量被試品(電力電纜或其它)的試驗電壓。

電容分壓器是高電壓測試設備，內部一般由兩個(gè)電容C1、C2串聯(lián)而成， 如圖它將高電壓降為幾十伏的低電壓輸出，供測量和保護使用，如不考慮寄生電感的影響，分壓比 N與頻率無(wú)關(guān)，由C1、C2的電容量決定。

5.5補償電容器

補償電容是在小容量試品（如短電纜、變壓器、GIS等）試驗時(shí)，把它和試品并聯(lián)，將諧振頻率控制在一定的范圍內（如45~65Hz），使用時(shí)，應注意電容的耐壓，可選配。

5.6附件

變頻電源主控器配備有引線(xiàn)和插頭與其他設備進(jìn)行連接，包括與電源的動(dòng)力引線(xiàn)，與勵磁變壓器的低壓引線(xiàn)，與分壓器的測量引線(xiàn)，接地引線(xiàn)等。

5.7單套設備詳細供貨清單一覽表：

六、YD2000串聯(lián)諧振原理

如圖右圖所示，電感L與電容C串聯(lián)構成串聯(lián)諧振回路，R為整個(gè)回路的等效電阻。當在回路中施加一個(gè)交流電壓時(shí)：

    回路的感抗：                                  

  諧振原理圖   

回路的容抗：              回路總阻抗：                                                         

當改變回路參數或電源頻率，使感抗和容抗相等時(shí)，施加于電感上的電壓U_L和電容上的電壓U_C大小相等，方向相反，相互抵消，整個(gè)回路呈阻性，阻抗為小值Z = R，回路電流為大值，電容上的電壓為大值，此時(shí)稱(chēng)為串聯(lián)諧振狀態(tài)。

當回路處于諧振狀態(tài)時(shí)，

回路電流：                                             (2-1)

電源功率：                                             (2-2)

諧振頻率：                                              (2-3)

回路品質(zhì)因素：                                        (2-4)

電容上的電壓：                           (2-5)

電感上的電壓：                           (2-6)

電容上的功率：                           (2-7)

根據上述分析，可以得出以下幾點(diǎn)結論：

1.串聯(lián)回路的諧振條件為；

對于不同的試品電容C，調節頻率f或電感L均可以使回路諧振，前者稱(chēng)為變頻諧振系統，后者稱(chēng)為調感式諧振系統。

2.由式（2-5）可知，諧振時(shí)試品電容上的電壓U_C等于電源輸入電壓U的Q倍。在工程應用中，品質(zhì)因素主要由電抗器決定，約等于電抗器的感抗與直流電阻之比，一般為20~120之間，因此可以用低壓電源通過(guò)諧振在試品上獲得高電壓。

3.由式（2-7）可知，諧振時(shí)試品電容上所產(chǎn)生的容量是電源提供容量的Q倍。因此可以用低容量的電源通過(guò)諧振，在試品上產(chǎn)生大的試驗容量。其中Q為回路的品質(zhì)因素。

七、YD2000現場(chǎng)試驗的頻率與容量計算

在現場(chǎng)試驗之前，應根據不同的試驗對象、規程要求和計算結果，預先確定本次試驗的方案與需要攜帶的變頻控制電源、電抗器、分壓器等試驗設備的規格與數量。下面將以6~35kV電纜變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗為例，對現場(chǎng)試驗的頻率與容量如何確定與計算示例如下：

7.1串諧諧振耐壓試驗要考慮的因素

1．諧振頻率控制范圍

2．試驗電纜長(cháng)度（主要確定試品的電容量）

3．試驗電壓

4．單節電抗器的絕緣耐壓、電感量、大工作電流

5．變頻控制電源與勵磁變壓器功率

6．補償電容的電壓等級與容量

其中，諧振頻率控制范圍、試品的電容量與試驗電壓在試驗之前需要明確。需要通過(guò)計算明確的有：電抗器的規格與數量、變頻電源與勵磁變壓器容量。

7.2電抗器串聯(lián)節數

電抗器是否需要串聯(lián)，首先應考慮試驗電壓，通常單節電抗器的額定電壓在18~26KV，電感量一般在20~100H左右。對10kV電纜一般用單節或單節并聯(lián)即可滿(mǎn)足要求。而對35kV電纜則需要考慮采用2節或3節電抗器串聯(lián)，或者2節或3節電抗器串聯(lián)后再并聯(lián)。

7.3諧振頻率

對于長(cháng)電纜尤其是截面積較大的長(cháng)電纜，由于其電容量較大，根據諧振頻率公式，會(huì )出現諧振頻率低于下限頻率的情況。此時(shí)應設法減小電感量，采用的方法是電抗器并聯(lián)。

對于短電纜尤其是截面積較小的短電纜，由于其電容量較小，根據諧振頻率公式，會(huì )出現諧振頻率高于上限頻率的情況，此時(shí)應設法增大電感量。采用的方法是電抗器串聯(lián)，電抗器串聯(lián)后會(huì )減小試驗回路電流，減小變頻控制器與勵磁變壓器的功率。對于更短的電纜（如50m左右），則可考慮采用并聯(lián)補償電容方法來(lái)降低諧振頻率。

7.4變頻控制電源與勵磁變壓器容量

試品上試驗功率由變頻控制器通過(guò)勵磁變壓器提供，由于諧振放大作用，變頻控制器與勵磁變壓器輸出的功率只需試品上試驗功率的1/Q倍。盡管如此，當被試電纜長(cháng)度較長(cháng)時(shí)，要求變頻控制器與勵磁變壓器輸出功率仍比較高。通常情況下10kVA的輸出容量可滿(mǎn)足絕大部分6~35KV電纜試驗要求。

7.5計算實(shí)例

例1：某交接試驗，有一條YJV 8.7/10kV、截面積為300mm2、長(cháng)度為1km的電纜，要求試驗頻率控制在45~65Hz。單節電抗器規格為：額定電壓18kV，額定工作電流1.2A，電感量55H。

根據交聯(lián)電纜試驗規程，該等級電纜的試驗電壓為2U0，即17.4kV；查表得知該型號電纜1km的電容量為0.37uf ，電抗器只要選擇單節不小于18KV的額定電壓即可。

計算諧振頻率：  

此時(shí)諧振頻率已低于下限頻率45Hz，因此可采用2節電抗器并聯(lián)以減小電感量，并聯(lián)后的電感量為27.5H，此時(shí)諧振頻率為：

，該諧振頻率符合控制要求。

此時(shí)回路的諧振電流為：

兩只電抗器并聯(lián)后的額定電流為2.4A，諧振電流為2.02A符合要求。

試品上的視在功率：

若Q值取30，變頻控制電源與勵磁變壓器有效輸出功率：

例2：某交接試驗，有一條YJV 26/35kV、截面積為185mm2、長(cháng)度為1km的電纜，要求試驗頻率控制在30~75Hz。單節電抗器規格為：額定電壓18kV，額定工作電流2.0A，電感量55H。

根據交聯(lián)電纜試驗規程，該等級電纜的試驗電壓為2U0，即52kV，根據試驗電壓值，電抗器必須要3個(gè)單節串聯(lián)（165H）；查表得知該型號電纜1km的電容量為0.163uf。

計算諧振頻率：

符合控制要求。

此時(shí)回路的諧振電流為：

試品上的視在功率：

若Q值取30，變頻控制電源與勵磁變壓器有效輸出功率：

八、變頻控制電源操作說(shuō)明

8.1 YD2000操作面板說(shuō)明

面板圖

電源輸入

電源接入，接三相AC 380V±10%或單相AC 220V±10% 50Hz，當電源為380V時(shí)，接A、B、C三相，可做額定負載試驗；當電源為220V時(shí)，接A、B、C任意二相，只可做1/2負載試驗。

注：當變頻源實(shí)際輸出電流大于15A時(shí)，建議使用三相AC 380V電源供電！

輸出

變頻電源輸出接至激勵變壓器輸入。

電源開(kāi)關(guān)

負責變頻電源部分的電源供給。

調壓電位器

手動(dòng)控制模式時(shí)用于升壓操作(啟動(dòng)前電位器必須置于“零”位)。

高壓指示燈

變頻電源啟動(dòng)指示。

復位按鈕

負載失諧、變頻源過(guò)熱以及其它保護動(dòng)作后的故障復位。

急停按鈕

發(fā)生緊急情況的應急停止按鈕。

分壓器信號

用于接入分壓器低壓臂，大電壓100V，輸入阻抗10MΩ。

接地

用于系統安全接地。

USB接口

用于接入U盤(pán)存儲資料或接入鼠標代替觸摸操作.

觸摸屏

用于系統各參數、波形、菜單等的顯示以及相關(guān)控制操作。

8.2 YD2000觸摸屏操作界面說(shuō)明

1．開(kāi)機界面

開(kāi)機后，顯示界面如下圖所示。

2．參數設置

每次試驗前必須正確設置當次試驗的各種參數！點(diǎn)擊“參數配置”后，顯示界面如下圖所示。

• 起始頻率

選擇自動(dòng)調諧時(shí)的啟動(dòng)頻率，下限頻率低為20Hz，起始頻率必須小于終止頻率，且至少≤30Hz。

• 終止頻率

選擇自動(dòng)調諧時(shí)的終止頻率，上限頻率高為300Hz，終止頻率必須大于起始頻率，且至少≥30Hz。

1.設置的“終止頻率”必須大于“起始頻率”，且至少≥30Hz。

2.當*次試驗時(shí)建議采用30Hz～300Hz進(jìn)行掃描。

3.當已經(jīng)知道大概頻率范圍時(shí)，可以選定在適當的頻率段掃描，以減少試驗時(shí)間。

• 起始電壓

自動(dòng)調諧時(shí)的初始工作電壓，高為100V。

1.對Q值較低的試品如發(fā)電機、電動(dòng)機、架空母線(xiàn)，初始值設定為50～70V。

2.對Q值較高的試品如電力電纜、變壓器、GIS等，初始值設定為20～50V。

• 分壓比

電容分壓器的變比值，根據實(shí)際值設定（出廠(chǎng)默認值為1000:1）。

• 試驗電壓

設置試驗電壓值。

• 試驗時(shí)間

設置試驗電壓的耐壓時(shí)間。

• 過(guò)壓保護

設置試驗電壓的極限值，電壓超過(guò)時(shí)自動(dòng)終止試驗，一般比試驗電壓高10%。

• 過(guò)流保護

設置低壓輸出電流的保護值。

注：在不知道實(shí)際試驗電流的情況下，一般將其設置成裝置額定電流。

• 閃絡(luò )保護

設置擊穿電壓的偏差值,且當閃絡(luò )后觸摸屏須重新啟動(dòng)。

• 數字鍵盤(pán)

設置各功能參數的數值。

• 幫助

提供設置“試驗參數”時(shí)的操作提示。

• 恢復出廠(chǎng)設置

將設置參數恢復到出廠(chǎng)設置值。

• 版本設置

廠(chǎng)家的出廠(chǎng)參數設置，用戶(hù)無(wú)需設置。

2.2．幫助

點(diǎn)擊“幫助”后，顯示界面如下圖所示。

點(diǎn)擊“下頁(yè)”后，顯示界面如下圖所示。

3．歷史記錄

點(diǎn)擊“歷史記錄”，顯示界面如下圖所示。

選擇相應的數據記錄，可打開(kāi)相應文件。插入U盤(pán)，點(diǎn)擊“導出數據”可以把試驗記錄輸入到U盤(pán)。打開(kāi)文件界面如下圖所示。

4．參數計算

若需要計算電感、電容、頻率和諧振電流等參數，請點(diǎn)擊“諧振參數計算”，顯示界面如下圖所示。計算諧振電流時(shí)，電容和電感只輸入一個(gè)參數即可，另外一個(gè)需設為0，若電容和電感都有輸入，則系統自動(dòng)默認通過(guò)電容來(lái)計算諧振電流。

5．手動(dòng)試驗

當“試驗參數”設置完成時(shí)，點(diǎn)擊“手動(dòng)試驗”，進(jìn)入“手動(dòng)試驗”界面，顯示界面如下圖所示。

• 將面板上調壓電位器逆時(shí)針調到底(置于“0”位)，點(diǎn)擊“開(kāi)始試驗”按鈕，若想自動(dòng)尋找諧振點(diǎn)，則點(diǎn)擊“自動(dòng)調諧”按鈕，掃頻波形里紅色代表電壓曲線(xiàn)，綠色代表頻率曲線(xiàn)。若不想自動(dòng)找諧振點(diǎn)，則調節面板上調壓電位器，將“U_低壓電壓”升到10V左右，再點(diǎn)擊“升頻”或“將頻”按鈕來(lái)找諧振點(diǎn)(頻率步進(jìn)值可根據實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行適當設置)。為方便讀數（自動(dòng)掃頻時(shí)），可點(diǎn)擊“波形放大”按鈕來(lái)放大波形。波形放大界面如下所示，為方便讀數，可點(diǎn)擊“波形暫停”按鈕來(lái)停止波形顯示。

• 找到諧振點(diǎn)后，調節面板上調壓電位器，升壓至試驗電壓值。
• 電壓升到試驗電壓后，點(diǎn)擊“開(kāi)始計時(shí)”按鈕，系統開(kāi)始計時(shí)。
• 在試驗過(guò)程中，如果出現異常情況請直接點(diǎn)擊面板上或觸摸屏界面上的“緊急停機”按鈕(面板上的按鈕具有優(yōu)先控制權)，若想終止本次試驗，可點(diǎn)擊“降壓停機” 按鈕來(lái)結束本次試驗。
• 當“耐壓倒計時(shí)”到0時(shí)，蜂鳴器鳴叫提示計時(shí)時(shí)間已到，此時(shí)可點(diǎn)擊“降壓停機”，系統自動(dòng)降壓，當電壓降為零時(shí)試驗完成。
• 若想保持本次試驗數據，可點(diǎn)擊“數據保存” 按鈕來(lái)保存本次試驗數據，供以后查詢(xún)和打印。
• 若試驗過(guò)程中出現故障保護后，再次試驗時(shí)，須點(diǎn)擊“故障復位”按鈕來(lái)使設備復位，否則無(wú)法再次開(kāi)始試驗。

注：手動(dòng)試驗和自動(dòng)試驗界面的“U_低壓電壓”顯示值為計算的近似值而非實(shí)際測量值，存在較大誤差的可能，該值僅供參考！

6．自動(dòng)試驗

當“試驗參數”設置完成時(shí)，點(diǎn)擊“自動(dòng)試驗”，進(jìn)入“自動(dòng)試驗”界面，顯示界面如下圖所示。

點(diǎn)擊“開(kāi)始試驗”按鈕，系統自動(dòng)完成“找諧振點(diǎn)”、“升壓”、“計時(shí)”、“停機”等試驗過(guò)程。

在試驗過(guò)程中，如果出現異常情況請直接點(diǎn)擊面板上或觸摸屏界面上的“緊急停機”按鈕(面板上的按鈕具有優(yōu)先控制權)，若想終止本次試驗，可點(diǎn)擊“降壓停機” 按鈕來(lái)結束本次試驗。

試驗完成后，若想保持本次試驗數據，可點(diǎn)擊“數據保存” 按鈕來(lái)保存本次試驗數據，供以后查詢(xún)和打印。

若試驗過(guò)程中出現故障保護后，再次試驗時(shí)，須點(diǎn)擊“故障復位”按鈕來(lái)使設備復位，否則無(wú)法再次開(kāi)始試驗。

“自動(dòng)試驗”的波形放大界面與“手動(dòng)試驗”界面相同。