一.YD2000變頻串并聯(lián)諧振成套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(diào)壓、調(diào)頻、控制及保護(hù)于一身，輸出波形失真小，頻率穩(wěn)定，具有良好的過流、過壓、過熱、放電保護(hù)等功能，可廣泛適用于發(fā)電機(jī)、電力變壓器、GIS、交聯(lián)高壓電纜、高壓開關(guān)、互感器等電力設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)。

1．具有過壓、過流、零位啟動、系統(tǒng)失諧（閃絡(luò)）等保護(hù)功能，過壓過流保護(hù)值可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行整定。

2．整個裝置單件重量很輕，便于現(xiàn)場使用。

3．具有自動和手動兩種工作模式，方便用戶根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇，提高試驗(yàn)速度。手動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(shù)據(jù)。

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

二.YD2000變頻串并聯(lián)諧振成套裝置系統(tǒng)整體技術(shù)指標(biāo)

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(dāng)實(shí)際輸出電流大于15A時，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)；

6．大試驗(yàn)容量：300kVA；

7．工作頻率范圍：20~300Hz；

8．調(diào)頻步進(jìn)頻率：0.1Hz；

9．調(diào)頻不穩(wěn)定度：<0.05%；

10．諧振電壓波形：正弦波，畸變率<1%；

11．系統(tǒng)測量精度：1.0級；

三、YD2000主要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

1.《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》                 GB50150-2006

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

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

4.《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)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、YD2000應(yīng)用范圍

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

五、YD2000設(shè)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(bǔ)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(xù)可調(diào)

頻率步進(jìn)：0.1Hz步進(jìn)可調(diào)

輸出波形：正弦波

頻率不穩(wěn)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(yàn)電壓值，一般勵磁變壓器有多個繞組，配合電抗器使用，可滿足不同電壓等級、不同容量的試驗(yàn)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(jié)構(gòu)，可單獨(dú)或任意串聯(lián)、并聯(lián)使用，環(huán)氧樹脂絕緣筒外殼。

電抗器并聯(lián)，增加電流容量，電感減?。浑娍蛊鞔?lián)，增加電壓耐壓等級，電感增加。實(shí)際應(yīng)用時，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行串、并聯(lián)，以滿足試驗(yàn)電壓、電流的需要。

5.4電容分壓器

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

電容分壓器是高電壓測試設(shè)備，內(nèi)部一般由兩個電容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(hù)使用，如不考慮寄生電感的影響，分壓比 N與頻率無關(guān)，由C1、C2的電容量決定。

5.5補(bǔ)償電容器

補(bǔ)償電容是在小容量試品（如短電纜、變壓器、GIS等）試驗(yàn)時，把它和試品并聯(lián)，將諧振頻率控制在一定的范圍內(nèi)（如45~65Hz），使用時，應(yīng)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和插頭與其他設(shè)備進(jìn)行連接，包括與電源的動力引線，與勵磁變壓器的低壓引線，與分壓器的測量引線，接地引線等。

5.7單套設(shè)備詳細(xì)供貨清單一覽表：

六、串聯(lián)諧振原理

如圖右圖所示，電感L與電容C串聯(lián)構(gòu)成串聯(lián)諧振回路，R為整個回路的等效電阻。當(dāng)在回路中施加一個交流電壓時：

    回路的感抗：                                  

  諧振原理圖   

回路的容抗：              回路總阻抗：                                                         

當(dāng)改變回路參數(shù)或電源頻率，使感抗和容抗相等時，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，此時稱為串聯(lián)諧振狀態(tài)。

當(dāng)回路處于諧振狀態(tài)時，

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(jù)上述分析，可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

1.串聯(lián)回路的諧振條件為；

對于不同的試品電容C，調(diào)節(jié)頻率f或電感L均可以使回路諧振，前者稱為變頻諧振系統(tǒng)，后者稱為調(diào)感式諧振系統(tǒng)。

2.由式（2-5）可知，諧振時試品電容上的電壓U_C等于電源輸入電壓U的Q倍。在工程應(yīng)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諧振在試品上獲得高電壓。

3.由式（2-7）可知，諧振時試品電容上所產(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諧振，在試品上產(chǎn)生大的試驗(yàn)容量。其中Q為回路的品質(zhì)因素。

七、現(xiàn)場試驗(yàn)的頻率與容量計(jì)算

在現(xiàn)場試驗(yàn)之前，應(yīng)根據(jù)不同的試驗(yàn)對象、規(guī)程要求和計(jì)算結(jié)果，預(yù)先確定本次試驗(yàn)的方案與需要攜帶的變頻控制電源、電抗器、分壓器等試驗(yàn)設(shè)備的規(guī)格與數(shù)量。下面將以6~35kV電纜變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)為例，對現(xiàn)場試驗(yàn)的頻率與容量如何確定與計(jì)算示例如下：

7.1串諧諧振耐壓試驗(yàn)要考慮的因素

1．諧振頻率控制范圍

2．試驗(yàn)電纜長度（主要確定試品的電容量）

3．試驗(yàn)電壓

4．單節(jié)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(bǔ)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(yàn)電壓在試驗(yàn)之前需要明確。需要通過計(jì)算明確的有：電抗器的規(guī)格與數(shù)量、變頻電源與勵磁變壓器容量。

7.2電抗器串聯(lián)節(jié)數(shù)

電抗器是否需要串聯(lián)，首先應(yīng)考慮試驗(yàn)電壓，通常單節(jié)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(jié)或單節(jié)并聯(lián)即可滿足要求。而對35kV電纜則需要考慮采用2節(jié)或3節(jié)電抗器串聯(lián)，或者2節(jié)或3節(jié)電抗器串聯(lián)后再并聯(lián)。

7.3諧振頻率

對于長電纜尤其是截面積較大的長電纜，由于其電容量較大，根據(jù)諧振頻率公式，會出現(xiàn)諧振頻率低于下限頻率的情況。此時應(yīng)設(shè)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(jù)諧振頻率公式，會出現(xiàn)諧振頻率高于上限頻率的情況，此時應(yīng)設(shè)法增大電感量。采用的方法是電抗器串聯(lián)，電抗器串聯(lián)后會減小試驗(yàn)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(bǔ)償電容方法來降低諧振頻率。

7.4變頻控制電源與勵磁變壓器容量

試品上試驗(yàn)功率由變頻控制器通過勵磁變壓器提供，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(yàn)功率的1/Q倍。盡管如此，當(dāng)被試電纜長度較長時，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的輸出容量可滿足絕大部分6~35KV電纜試驗(yàn)要求。

7.5計(jì)算實(shí)例

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

根據(jù)交聯(lián)電纜試驗(yàn)規(guī)程，該等級電纜的試驗(yàn)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(jié)不小于18KV的額定電壓即可。

計(jì)算諧振頻率：  

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

，該諧振頻率符合控制要求。

此時回路的諧振電流為：

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(yàn)，有一條YJV 26/35kV、截面積為185mm2、長度為1km的電纜，要求試驗(yàn)頻率控制在30~75Hz。單節(jié)電抗器規(guī)格為：額定電壓18kV，額定工作電流2.0A，電感量55H。

根據(jù)交聯(lián)電纜試驗(yàn)規(guī)程，該等級電纜的試驗(yàn)電壓為2U0，即52kV，根據(jù)試驗(yàn)電壓值，電抗器必須要3個單節(jié)串聯(lián)（165H）；查表得知該型號電纜1km的電容量為0.163uf。

計(jì)算諧振頻率：

符合控制要求。

此時回路的諧振電流為：

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：