变频串联谐振成套试验装置安全使用手册
一、应用范围
变频串联谐振成套试验装置是运用串联谐振的原理，利用励磁变压器激发串联谐振回路，通过调节变频控制器的输出频率，使得回路中的电抗器电感L和试品电容C发生串联谐振，谐振电压即为试品上所加电压。变频谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量、高电压的电容性试品的交接和预防性试验。
适用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV交联聚乙烯电力电缆交流耐压试验
适用于66KV、110KV、220KV、500KV、GIS交流耐压试验
适用于大型发电机组、电力变压器工频耐压
适用于电力变压器的感应耐压试验
二、主要性能指标及特点
2．1主要技术指标
（1）工作温度范围：-10~45℃
（2）工作湿度范围：≤90%
（3）海拔：≤1000m
（4）供电电源电压：380V±10%、三相或220V±10%、单相（10KW及以下）
50/60Hz
（5）供电电源容量：0-300KW
（6）额定输出电压：0-1000KV
（7）额定输出容量：0-35MVA
（8）工作频率范围：30-300Hz（亦可根据用户要求放宽频率范围）
（9）频率调节分辨率：0.02Hz；不稳定度≤0.05%
（10）噪音：≤60dB
（11）系统测量精度：1级
（12）输出波形：正弦波，波形畸变率≤1%
（13）电抗器Q值：30-120
（14）系统具有IGBT、过电压、过电流、试品闪络等全自动保护
2．2主要特点
2．2．1体积小、重量轻，适合于现场使用
变频控制器集调压、调频、控制及保护功能为一体，省去了笨重的调压器，而且操作方便、读数直观。由于系统Q值较高（30-120），有效地解决了由于电源容量的不足对现场试验的制约。当电压等级较高时，电抗器采用多级或叠积式结构，便于运用输及现场安装。
2．2．2安装可靠性高
变频装置采用先进的设计思想、高品质的IGBT及驱动回路使输出波形失真度小，频率输出稳定性好，具有良好的IGBT、过电流、过电压（保护值可根据需要人为整定）以及放电保护功能，可保护设备及人身的安全；当试品放电或击穿时，由于谐振条件被破坏，短路电流小，只有试品试验电流的1/Q，避免了因击穿对试品造成的损坏。
2．2．3试验的等效性好
采用接近工频（30HZ-300HZ）的交流电压作为试验电源，无论是在等效性和一致性上都与50HZ/60HA的工频电源非常接近，保证了试验结果的可靠性和真实性。
三、工作原理及系统配置
3．1工作原理
VF T1 L1 L2
输入：380V，C1 Cx三相或220V、
单相（10KW C2及以下）
峰值测量
图一、变频串联谐振试验成套装置原理简图
VF：变频控制器T1：励磁变压器
L1、L2：高压电抗器C1、C2：高压分压器高、低压臂
Cx：试品
高压电抗器L1、L2可并、可串接使用，以保证回路在适当的频率下谐振。通过变频控制器VF提供电源，试验电压由励磁变压器T1经过初步升压后，使高电压加在高压电抗器L和试品Cx上，通过改变变频控器的输出频率，使回路处于串联谐振状态；调节变频电源的输出电压幅度值，使试品上的高压达到合适的电压值。
回路的谐振频率取决于与被试品串联的电抗器的电感L和试品的电容Cx，谐振频率f=1/（2π√LCx）。
3．2系统配置
3．2．1变频控制器
变频控制器从结构上分为两大类：20kW及以上为控制台式，20kW以下为便携箱式；它是由控制器和滤波器组成。在系统中变频控制器的主要作用是把幅值和频率固定的工频380V或220V的正弦交流电转变成为幅值和频率可调的正弦波，并为整套设备提供电源。
变频控制器具有IGBT保护、过流保护、过压保护、放电保护、进线保护等可靠的保护功能，保证试验人员和试品的安全。
IGBT保护：当IGBT电流过大或过热时，CPU将停止工作，直到系统恢复正常。
过压保护：是指当试验电压超过人为整定的保护电压（保护电压可根据不同试验电压需要任意设定）时，控制器自动跳闸，CPU停止工作，并提示系统发生过压保护。
过流保护：是当CPU检测到母线工作电流超过IGBT工作电流或IGBT温度过高时，CPU会发生过流保护信号，装置停止工作，并通过液晶屏提示系统发生过流保护。
放电保护：当试器击穿、短路或试品放电时，CPU停止工作，并切断主回路。
进线保护、低通滤波器：不仅可以在稳态下使放电或击穿电流小，而且使暂态（瞬时）电流的破坏减小，从而保证设备和人身的安全。
测量部分：试验人员可直接从变频控制器控制面板上读取输入电压、电流、当前工作频率、变频控制器输出电压、电流及试品上所加谐振电压信号。
参数
额定输入：380V、三相或220V、单相50Hz/60Hz
额定输出：0~400V或0~220V
频率分辨率：0.02Hz
输出波形：正弦波
输出频率：20-400Hz
额定容量：5KW、10KW、20KW、50KW、100KW、200KW、300KW、（其中5KW、10KW可采用单相电源供电）。
3．2．2励磁变压器
励磁变压器的作用是将变频电源的输出电压升到合适的试验电压，满足电抗器、负载在一不定期品质因数下试验电压的要求（励磁变压器的容量一般与变频控制器相同）。为了满足不同电压等级、不同容量试品的试验要求，励磁变压器高压绕组一般有多个抽头。
3．2．3高压电抗器
高压电抗器L是谐振回路的重要部件，当电源频率等于1/（2π√LCx）时，它与被试品Cx发生串联谐振；电抗器的性能直接影响到系统Q值的大小。
3．2．4高压分压器
高压分压器是高电压测试器件，它由高压臂C1和低压臂C2组成，测量信号从低压臂C2上引出，作为高压电测量和保护信号。
3．3决定系统配置参数的因素
系统谐振电压等级和容量取决于试品的电容量C，试验电压U试验频率f。
1）对于交联聚乙烯电缆决定系统配置的主要是：电缆的电压等级、电缆的截面积、试验电缆的长度及电缆要求的谐振频率范围。
2）对于GIS决定系统配置的因素为：GIS的电压等级、GIS的间隔数和每个间隔的电容量C，GIS允许的试验频率范围。
3）对于变压器、发电机等设备，系统的配置取决于试品的容量试验电压、试品的等效电容量C、要求的谐振频率和试品的空载损耗的大小。
