武汉市华天电力自动化有限责任公司 串联谐振变压器第一章谐振变压器装置概述1.1 产品概述：目前在国际和国内已有越来越多的XLPE 交联聚乙烯绝缘的电力电缆替代原有的充油油纸绝缘的电力电缆。但在交联电缆投运前的试验手段上由于被试容量大和试验设备的原因，仍沿袭使用直流耐压的试验方法。近年来国际、国内的很多研究机构的研究成果表明直流试验对XLPE 交联聚乙烯电缆有不同程度的损害。有的研究观点认为XLPE 结构具有存储积累单极性残余电荷的能力，当在直流试验后，如不能有效的释放掉直流残余电荷，投运后在直流残余电荷加上交流电压峰值将可能致使电缆发生击穿。国内一些研究机构认为，交联聚乙烯电缆的直流耐压试验中，由于空间电荷效应，绝缘中的实际电场强度可比电缆绝缘的工作电场强度高达11倍。交联聚乙烯绝缘电缆即使通过了直流试验不发生击穿，也会引起绝缘的严重损伤。其次，由于施加的直流电压场强分布与运行的交流电压场强分布不同。直流试验也不能真实模拟运行状态下电缆承受的过电压，并有效的发现电缆及电缆接头本身和施工工艺上的缺陷。因此，使用非直流的方法对交联电缆进行耐压试验就越来越受到人们的重视。同时，各种大型变压器的交流耐压试验，火力及水力发电机的交流耐压实验也定期进行。这些设备的试验要求的试验设备容量大，通常情况下采用谐振的办法进行试验，但必须是在工频条件下或等效工频条件下进行。等效工频条件一般采用45-65Hz 的频率范围，但很多试验单位要求50Hz试验电源对这类设备进行交流耐压试验。我公司系列串联变频自动谐振变压器装置主要用于10kV、35kV、110kV的交联橡塑电力电缆，66kV、110kV、220kV 组合电器(GIS)的变频交流耐压试验，水力和火力发电机或电力变压器等的工频交流耐压试验。其基本原理是采用可调节（30-300Hz）串联谐振变压器设备与被试品电容谐振产生交流试验电压。由于电缆的电容量较大，采用传统的工频试验变压器很笨重、庞大、且大电流的工作电源现场不易取得，因此一般都采用串联谐振交流耐压试验设备。其输入电源的容量能显著降低，重量减轻，便于使用和运输。初期多采用调感式串联谐振设备（50Hz），但存在自动化程度差、噪音大等缺点。因此现在大多采用变频谐振，可以得到更高的品质因数（Q 值），并具有自动调谐、多重保护、以及降低噪音、灵活的组合方式、单件重量轻等优点。1.2 串联谐振电源在电力系统应用中的优点：1、所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。2、设备的重量和体积大大减少。串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减少，一般为普通试验装置的1/5-1/10。3、改善输出电压的波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。4、防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流，击穿电流相差数百倍。所以，串联谐振能有效的找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。5、不会出现任何恢复过电压。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪落电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且，不会出现任何恢复过电压。1.3 产品主要特点说明：1.调频及功率元件使用最先进的日本进口的优质元器件；2.充分利用公司现有资源，完全独立自主开发和设计及生产该设备的所有组成部分：变频电源、励磁变压器、高压电抗器、电容补偿器和高精度电容分压器；3.具备全自动（自动调谐、自动升压）、全手动（手动调谐、手动升压）以及半自动（自动调谐、手动升压及手动调谐、自动升压）的多种功能，可任意切换使用；4.具备试验电压、加压时间、报警电流整定、报警电压整定、频率范围、起始电压的设置；5.具备放电保护功能，在试品发生闪络时，或其他原因造成的谐振回路突然失谐，变频控制电源立即自动快速切断输出，并显示保护类型和闪落电压值；6. 测量显示输出电压、输出频率及加压时间、保护动作类型等相关信息，在试验完成时电压自动下降到零位；7.大液晶全中文界面平台技术，全触摸屏操作,数据保存.8. 技术特点要点归纳：8.1. 先进的数字、功率技术：功率器件采用国外最新推出的集驱动、保护和功率变换为一体的智能功率模块（IPM），极大的提高了整机的可靠性，减少了体积和重量。8.2. 完备的保护功能：过电压保护：保护值可设置，动作时间小于1 毫秒；双重过电流过热保护：大功率器件自身保护和软件保护相结合，动作时间小于10 微秒；闪络保护：动作时间小于1 毫秒，并可记录下闪络电压值；零位保护：零电压启动。8.3. 独特的四种工作模式：手动试验：手动寻找谐振点并手动升压到所需电压，按键后自动计时；自动试验：根据设置自动寻找谐振点后自动升到设定电压后自动计时；自动调谐手动升压：根据设置自动寻找谐振点后，需手动升电压到所需的电压值，按“自动计时”键后自动计时；手动调谐自动升压：手动寻找谐振点，根据设置自动升压后自动计时。8.4.友好的人机接口：专用的DSP 显示平台，大容量的数据存储器，大屏幕LCD 显示；丰富的帮助应用信息，帮助你现场分析试验发生保护动作时可能出现的问题；可保存200 次测试数据;具有调频时显示频率电压波形曲线，直观的观察到是否寻找到谐振点；扫频范围可以在规定范围内任意设定，扫频方向可以向上向下任意选择，方便用户操作；对于那些需要在50Hz 条件进行试验的试品（比如发电机），我们采用了调频调感技术，我们的电抗器电感值可以根据试验需要进行适当调节，压紧装置可以保证降低在通电时电抗器的噪音；8.5.独特的结构设计：调频电源控制箱的接入和输出采用插接和螺丝连接两种方式，安全、方便、可靠、美观精致；电抗器采用独特的环氧浇注工艺，防潮防颠震；整体色彩和外型由专业的设计公司专门设计，美观大方。第二章装置部件介绍4.1.1.电源：l 380V的市电,详细接法请务必按照l 4.4.0励磁变压器接法的说明中连接!4.1.2.操作面板说明图1 l 电源开关：负责计算机部分的电源供给。l 电源指示：总电源上电指示，空气开关合上时点亮。l 复位：负载失谐、变频源过热以及其它保护动作后的故障复位。l 停止：发生紧急情况的应急中断按键。l 信号：用于接入分压器低压臂，最大电压100V，输入阻抗10M。l 接地：用于系统安全接地。l 液晶显示器：用于系统各参数、波形、菜单等的显示。l 输入：电源接入。10KW以下通过中间变压器接入，10KW以上直接在380V电源电源的两根火线上接入。l 输出：调频电源输出至励磁变压器输入。l 大容量控制台的输入输出的接线柱在箱体背面的下部分4.1.3.接通电源：操作箱在上电后启动“电源开关”， “电源指示”灯亮，液晶点亮显示。注意：仪器两侧开孔处的风扇在运行则表示表示仪器内部功率器件正常工作。否则表示仪器内部过热或上次试验时没有复位。此时应该切断电源，将仪器置于通风处静置1小时左右，待内部适当降低温度后再启动电源。当风扇经常性的不启动时，建议立即与厂家联系。当设备出现不可恢复性故障时，请不要自行拆卸仪器。4.2.0. 触摸屏显示器：调频电源的控制屏幕为全触摸屏，你只需要在屏幕上要操作的位置轻轻点击，即可以进行操作。4.2.1.开机后，液晶的显示界面如图2所示。 l 自动、手动：选择试验模式；l 设置：各种试验参数的设置；l 资料：查看和输出试验记录；l 时间：设置试验时间；所示4.2.2.试验参数设置：在每次试验前必须正确设置当次试验是的各种参数！点击“设置”后，液晶的显示界面如图3。l 试验频率：选择自动调谐时的频率区间，自动调谐时在此区间内扫频。1.下限频率最高为100HZ，上限频率最低为150HZ。2.当第一次试验时建议采用30HZ300HZ进行扫描。3.当已经知道大概频率范围时，可以选定在适当的频率段扫描，以减少试验时间。l 输出电压：设置调谐时输出电压的初此值。1. 对Q值较低的试品如发电机、电动机，初此值设定为3040V；2. 对Q值较高的试品如电力电缆、变压器、GIS等，初此值设定为1015V。l 试验电压：设置试验电压的最高值。我们的电压跟踪系统具备自动校核较大电压波动的功能，但电网电压的波动幅度较小，由此而引起的高压电压的波动也在仪器的捕捉范围内，因此，我们强烈建议你在设置试验电压时，将“试验电压”的数值设定为比要施加的试验电压低5Ue。l 报警电压：设置试验电压的极限值，电压超过时自动终止试验。一般比试验电压高10%。l 报警电流：设置输出电流的最高值。在不知道实际试验电流的情况下，一般将其设置成装置额定电流的2/3。l 运行时间：设置试验电压的加压时间。00:01指试验时间为1分钟，其余的依此类推。l 电压比：用于设置分压器的分压比。一般在出厂时已经设置完毕，现场试验时不能调整，以免计量的电压不对。之所以在界面上保存此项，是用于在一定的时候效验分压器。l 确认：移动需要设置的位置。当设置完某一参数后，点击“设置”自动保存该参数并进入下以设置项。l 10：数字键：选择需要设置的数值。l 020.00位置：按数字时显示需要值。l 退格：改变设置位数。l 返回：设置完成后返回到图2界面。点击“返回”后，保存所有设置了的参数，进入到试验界面。注意：因为你是第一次使用我们的设备，建议在进行试验操作前仔细检查你的当次设置是否符合试验要求。具体做法就是在试验前你再次点击“设置”，进入图3界面，依次检查每一项参数，确认与试验要求符合后再点击“返回”进入待试验的图2界面。4.3励磁变压器：1. A1、A2等高压端的电压值是根据用户试品对象特殊设计的，不能接错。2. 一般在对试验电压低、电流大的试品试验时接较低电压端，反之接较高电压端。3.用于发电机、电动机耐压的谐振装置的励磁变压器的输出电压较高，在使用时请尽可能将连接线与其他物体隔离。4. 励磁变压器的接地端是保证隔离效果和安全的重要端口，必须可靠接地。4.4.电容器分压器：1.我们提供的电容器分压器是保证在不带任何试品的情况下，可以自升压的必备件，主要用于检查装置和效验分压器。2.电容分压器的额定电容量通常与所有电抗器串联时的电抗值匹配，所以在没有特殊说明的情况下，对装置自升压时请将所有电抗器串联连接。第三章操作说明4.1电缆试验操作：4.1.1现场接线示意图：4.1.2励磁变压器接线注意事项：1.用于10KV电缆的耐压装置，励磁变压器一般接低端；2. 用于10KV和35KV电缆的耐压装置，10KV电缆耐压励磁变压器接低端，35KV电缆耐压励磁变压器接较高端；3. 用于10KV 、35KV和110KV电缆的耐压装置：10KV、35KV电缆耐压励磁变压器接低端，110KV电缆耐压励磁变压器接高端；4.1.3电抗器及电容器分压器接线注意事项：对于短电缆，