一、變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的產(chǎn)品概述

MEXB-5619 變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置專為 10kV、35kV 電纜及以下電力主變壓器、母線開關(guān)等各類電氣主設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)而設(shè)計(jì)制造。其電抗器采用多只分開設(shè)計(jì)的方式，這一設(shè)計(jì)使得該裝置具備廣泛的適用性。無論是面對高電壓、小電流設(shè)備的試驗(yàn)條件，還是 10kV 電纜這類低電壓的交流耐壓試驗(yàn)要求，都能出色完成任務(wù)。

該裝置主要由變頻電源、激勵(lì)變壓器、電抗器、電容分壓器這幾大核心部件組成。各部件協(xié)同工作，共同為電氣設(shè)備的耐壓試驗(yàn)提供穩(wěn)定、可靠的支持。

（一）串聯(lián)諧振在電力系統(tǒng)應(yīng)用的優(yōu)勢

在電力系統(tǒng)中，串聯(lián)諧振技術(shù)的應(yīng)用具有諸多顯著優(yōu)點(diǎn)：

大幅降低電源容量需求：串聯(lián)諧振電源借助諧振電抗器與被試品電容產(chǎn)生諧振，從而生成高電壓和大電流。在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行過程里，電源僅需提供系統(tǒng)中有功消耗的部分。因此，相較于傳統(tǒng)方式，該裝置進(jìn)行試驗(yàn)所需的電源功率大幅降低，僅為試驗(yàn)容量的 1/Q 。

顯著減輕設(shè)備重量與體積：串聯(lián)諧振電源系統(tǒng)摒棄了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通大功率工頻試驗(yàn)變壓器。同時(shí)，由于諧振激磁電源所需功率僅為試驗(yàn)容量的 1/Q ，使得整套系統(tǒng)的重量和體積得到極大縮減，通常僅為普通試驗(yàn)裝置的十分之一到三十分之一，便于設(shè)備的運(yùn)輸與現(xiàn)場操作。

有效改善輸出電壓波形：該裝置的諧振電源采用諧振式濾波電路，能夠?qū)敵鲭妷旱牟ㄐ位冞M(jìn)行有效改善，從而獲得近乎的正弦波形。這一特性可以有效避免諧波峰值對試品造成誤擊穿，保障試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性和試品的安全性。

防止短路電流燒傷故障點(diǎn)：當(dāng)裝置處于串聯(lián)諧振狀態(tài)時(shí)，一旦試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿，電路會(huì)立即脫諧，回路電流會(huì)迅速下降至正常試驗(yàn)電流的 1/Q 。而采用并聯(lián)諧振或者試驗(yàn)變壓器方式進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，擊穿電流會(huì)瞬間上升幾十倍。相比之下，串聯(lián)諧振技術(shù)能夠精準(zhǔn)定位絕緣弱點(diǎn)，同時(shí)避免大的短路電流對故障點(diǎn)造成燒傷。

杜絕恢復(fù)過電壓現(xiàn)象：當(dāng)試品發(fā)生擊穿時(shí)，由于失去諧振條件，高電壓會(huì)即刻消失，電弧也隨之熄滅。并且，恢復(fù)電壓的建立過程十分漫長，使得操作人員能夠在其再次達(dá)到閃絡(luò)電壓前及時(shí)斷開電源。這種電壓恢復(fù)過程屬于能量積累的間歇振蕩過程，持續(xù)時(shí)間長，且不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓，進(jìn)一步保障了試驗(yàn)安全。

（二）本裝置的主要功能與技術(shù)特點(diǎn)

MEXB-5619 變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置具備以下實(shí)用功能和技術(shù)優(yōu)勢：

多重保護(hù)功能：裝置配備了過壓、過流、零位啟動(dòng)、系統(tǒng)失諧（閃絡(luò)）等完善的保護(hù)功能。其中，過壓過流保護(hù)值可根據(jù)用戶實(shí)際需求進(jìn)行靈活整定。當(dāng)試品發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，閃絡(luò)保護(hù)會(huì)迅速動(dòng)作，并自動(dòng)記錄閃絡(luò)電壓值，為后續(xù)的試驗(yàn)分析提供重要數(shù)據(jù)參考。

便于現(xiàn)場使用：整個(gè)裝置的單件重量較輕，最大不超過 40kg，這一設(shè)計(jì)極大地提高了設(shè)備在現(xiàn)場搬運(yùn)和操作的便捷性，能夠更好地適應(yīng)各種復(fù)雜的試驗(yàn)環(huán)境。

多樣化工作模式：裝置設(shè)有三種工作模式，分別為全自動(dòng)模式、手動(dòng)模式、自動(dòng)調(diào)諧手動(dòng)升壓模式。用戶可根據(jù)具體的現(xiàn)場情況和試驗(yàn)需求，靈活選擇合適的工作模式，有效提升試驗(yàn)效率。

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能：該裝置具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，存入的數(shù)據(jù)以數(shù)字編號(hào)，方便用戶快速識(shí)別和查找，有助于對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析。

智能掃頻功能：裝置自動(dòng)掃頻時(shí)，頻率起點(diǎn)可在規(guī)定范圍內(nèi)任意設(shè)定，掃頻方向也可根據(jù)需求選擇向上或向下。同時(shí)，液晶大屏幕會(huì)實(shí)時(shí)顯示掃描曲線，使用戶能夠直觀地判斷是否找到諧振點(diǎn)，操作更加便捷、直觀。

先進(jìn)平臺(tái)技術(shù)：采用 DSP 平臺(tái)技術(shù)，使得裝置能夠根據(jù)用戶的個(gè)性化需求方便地增減功能和進(jìn)行升級(jí)。此外，該技術(shù)還優(yōu)化了人機(jī)交換界面，使其更加人性化，提升了用戶的操作體驗(yàn)。

二、變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的技術(shù)參數(shù)

額定電壓

27.5kV：適用于滿足 10kV 以下電纜交流耐壓試驗(yàn)需求。

55kV：可滿足 35kV 電纜以及 10kV 變電站系統(tǒng)交流耐壓試驗(yàn)要求。

輸出電壓波形畸變率：小于 1.0％。

允許連續(xù)工作時(shí)間：在額定條件下，可一次性連續(xù)工作 30 分鐘 。

裝置自身品質(zhì)因數(shù)：Q>50 。

不同負(fù)載下品質(zhì)因數(shù)

火力發(fā)電機(jī)試驗(yàn)時(shí)滿負(fù)荷下品質(zhì)因數(shù)：Q>10（與負(fù)載相關(guān)）。

電纜試驗(yàn)時(shí)滿負(fù)荷下品質(zhì)因數(shù)：Q>30（與負(fù)載相關(guān)）。

主變壓器試驗(yàn)滿負(fù)荷時(shí)品質(zhì)因數(shù)：Q>30（與負(fù)載相關(guān)）。

GIS、開關(guān)等試驗(yàn)滿負(fù)荷時(shí)品質(zhì)因數(shù)：Q>50（與負(fù)載相關(guān)）。

輸入電源：單相 380V。

頻率調(diào)節(jié)范圍：20Hz～300Hz。

系統(tǒng)測量精度：1.5％。

保護(hù)功能：裝置具備過壓、過流、零位啟動(dòng)等保護(hù)功能，為試驗(yàn)安全提供保障。

設(shè)備主要配置及參數(shù)說明

變頻電源控制箱

數(shù)量：1 臺(tái)。

額定功率：12kVA。

輸入電壓：單相 220V 或 380V±10%  ，頻率 45～65Hz 。

輸出電壓：0～400V 可調(diào)。

輸出電壓頻率：30～300Hz ，0.1Hz 步進(jìn)可調(diào) ，頻率不穩(wěn)定度≤0.02%。

輸出電流：0～30A。

高壓諧振電抗器

數(shù)量：共 4 臺(tái)。

規(guī)格：27.5kV/1.82A。

額定工作電壓：27.5kV。

額定工作電流：1.82A。

額定電感量：  70H。

連續(xù)工作時(shí)間：60min。

溫升：小于 60 度。

工作頻率：30~300Hz 。

激勵(lì)變

數(shù)量：1 臺(tái)。

額定容量：12kVA。

輸入電壓：400V。

輸出電壓：1.5kV/3kV（1.5kV 用于 10kV 以下電纜交流耐壓試驗(yàn)；3kV 用于 35kV 電纜、10kV 變電站系統(tǒng)交流耐壓試驗(yàn)）。

電容分壓器

數(shù)量：1 臺(tái)。

類型：60kV 純電容式。

自身電容量：3000pF。

工作頻率：30～300Hz。

不確定度：1.5%。

額定電壓：60kV/3000pF。

三、變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的設(shè)備應(yīng)用

（一）10kV 電纜試驗(yàn)應(yīng)用

對于 70mm2 、長度不大于 1.0km 的 10kV 電纜，試驗(yàn)電壓設(shè)定為 21.75kV，試驗(yàn)頻率范圍為 30Hz～300Hz ：

當(dāng)電纜長度為 1km、截面積為 70mm2 時(shí)，對應(yīng)的電容量范圍為 0.2167μF，最高耐壓試驗(yàn)值為 21.75kV。

經(jīng)計(jì)算，諧振頻率為 1/6.28×√17.5×0.2167×10-6=35.6Hz。在 35.6Hz 下，最大被試電容量時(shí)的試驗(yàn)電流為 35.6×6.28×0.2167×10-6×21.75×103=5.5A。

針對該試驗(yàn)需求，應(yīng)選擇以下設(shè)備組合：12kVA 變頻電源； 27.5kV/1.82A 電抗器四臺(tái)并聯(lián)； 12kVA（1.5kV/8A）激勵(lì)變； 60kV 分壓器。

（二）35kV 電纜試驗(yàn)應(yīng)用

對于 300mm2 、長度不大于 1.65km 的 35kV 電纜，試驗(yàn)電壓為 52kV，試驗(yàn)頻率為 30Hz～300Hz ：

當(dāng)電纜長度為 1.65km、截面積為 300mm2 時(shí)，對應(yīng)的電容量范圍為 0.321μF，最高耐壓試驗(yàn)值為 52kV。

計(jì)算可得，諧振頻率為 1/6.28×√70×0.321×10-6=35Hz。在 35Hz 下，最大被試電容量時(shí)的試驗(yàn)電流為 35×6.28×0.321×10-6×52×103=3.8A。

滿足該試驗(yàn)要求的設(shè)備配置為：12kVA 變頻電源； 27.5kV/1.82A 電抗器二臺(tái)串聯(lián)二組并聯(lián)； 12kVA（3kV/4A）激勵(lì)變； 60kV 分壓器。

四、變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的常見故障排除

（一）通用注意事項(xiàng)

本試驗(yàn)設(shè)備屬于專業(yè)高壓試驗(yàn)設(shè)備，必須由具備高壓試驗(yàn)專業(yè)知識(shí)和技能的人員操作使用。在使用前，操作人員應(yīng)認(rèn)真、仔細(xì)地閱讀設(shè)備使用說明書，并通過反復(fù)操作訓(xùn)練，熟練掌握設(shè)備的操作方法和流程。

每次進(jìn)行試驗(yàn)操作時(shí)，操作人員不得少于 2 人。操作過程中，必須嚴(yán)格遵守本單位制定的有關(guān)高壓試驗(yàn)的安全作業(yè)規(guī)程，確保人員和設(shè)備安全。

為了保證試驗(yàn)過程的安全與試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，操作人員除了要熟悉本產(chǎn)品說明書的各項(xiàng)內(nèi)容外，還必須嚴(yán)格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)操作。

在連接設(shè)備各聯(lián)接線時(shí)，務(wù)必確保接線正確，避免因接線錯(cuò)誤導(dǎo)致試驗(yàn)裝置損壞。

本裝置在使用過程中會(huì)輸出高電壓或超高電壓，因此必須可靠接地，以防止發(fā)生觸電等安全事故。