VF型变频串联谐振试验设备说明书

1、上海国试 VF型变频串联谐振试验设备VF型变频串联谐振试验设备使用说明书上海国试电力科技有限公司 ！安全须知.高压试验设备的使用人员须具有高压试验上岗证。.请用户按电力安规168条规定，在工作电源进入设备前加装两个明显断开点，当接线或更换被试品时应将两个断开点明显断开。.试验前请确保变频电源、励磁变压器、电容分压器和被试品的接地端安全可靠接地，试验回路地线应按本说明书要求接地。.根据GB高电压试验中要求，高电压试验必须采用独立地，切不可利用现场接地排或二次设备接地系统作高电压试验的地。 1 前言VF型变频串联谐振试验设备，具有体积小、重量轻、安全可靠、等效性好、操作简便和适合于现场使用等优点。

2、整套试验设备主要有：变频谐振电源、励磁变压器、试验电抗器和电容分压器等组成，具有如下技术特点： 轻巧灵活由于变频谐振电源集调压、调频、控制及保护功能为一体，电抗器的Q值较高并且可多级或叠级式、串并联使用，大大减轻系统容量，使得整个系统显得格外轻便灵活，特别适合于现场使用。 安全可靠过电压保护：保护值可设定；双重过电流和过热保护：大功率器件的自身保护和软件保护相结合；放电保护：当试品击穿、短路或试品放电时，放电保护动作，变频谐振电源自动切断输出，系统提示发生放电保护；零位保护：零电压启动、零电压退出； 操作简便具有手动试验、自动调谐、自动升压和自动试验等多种试验模式；大屏幕LCD可方便观察实时数

3、据；打印机可方便打印试验结果；2 工作原理变频串联谐振试验的工作原理如图1所示。变频电源输出30300Hz频率可调的试验电压，由励磁变压器升压后，经谐振电抗器L和试品Cx形成高压谐振回路，在试品上得到正弦波。谐振电抗器可串、并联使用，以保证谐振回路在适当的频率下发生谐振。通过调节变频电源的输出频率，使回路处于串联谐振状态；调节变频电源的输出电压幅值，使试品上的高电压达到试验电压的要求。电容分压器是纯电容式的，用来测量试验电压。 图1 变频串联谐振试验原理图当变频电源通过频率和电压的调节，使试验回路达到谐振状态即f=1/().此时试品Cx上的试验电压为电源电压的Q倍，品质因素Q一般大于30。因此

4、可以看出：【1】 试验电源容量可降低到试品所需容量的1/倍，即品质因素越高，所需试验电源容量越小。【2】 当试品击穿时,谐振回路失去谐振条件,高压电路和低压电路的电流会快速减小，对试品破坏小。【3】 由于谐振电抗器L和试品Cx形成高压谐振回路是一个良好的滤波电路，故试品Cx上的电压波形为良好的正弦波。3 主要技术性能1 输出试验电压：0250kV(有效值)2 输出频率范围：0.1Hz 300Hz3 频率调节分辨率：0.02Hz4 电压调节分辨率：0.02%5 试验电压波形：正弦波, 畸变率小于1.0%6 工作电源：单相220V（三相380V），50Hz 7 系统测量精度：交流有效值1级，峰值1

5、级8 品质因数（Q值）：20809 额定负载下允许连续运作时间：15min（根据用户要求，可设为30、60min）10工作温度范围：10 4511工作湿度范围：90%RH 不结露12海拔： 2000m13系统具有手动/自动调谐，手动/自动升压和自动试验功能。14自动计时，计时结束后自动降压并可打印试验结果。15系统具有过电压保护、过电流保护、放电保护等功能。4 主要部件4.1 变频谐振电源 2 3 图2 变频电源操作面板示意电源开关：将此开关向上扳动，电源接通、绿灯亮。反之为关断。分闸按钮：按下分闸按钮，红灯灭绿灯亮，高压回路切断。合闸按钮：按下合闸按钮，绿灯灭红灯亮，高压回路接通。功能选择：

6、用于进行参数设置、光标移动等。该旋钮具有二种功能：当按压旋钮时可实现参数设置和光标移动之间的切换；当主旋钮为参数设置功能时，旋转旋钮可以改变光标处的参数；当主旋钮为光标移动功能时，旋转旋钮可移动光标。频率调节：用于调节变频电源输出频率。该旋钮具有二种功能：当按压旋钮时可实现粗/细调切换；当正/反旋转时可增大/减小变频电源输出频率。电压调节：用于调节变频电源输出电压。该旋钮具有二种功能：当按压旋钮时可实现粗调/细调切换；当正/反旋转旋钮时可增大/减小变频电源输出功率。电源输入插座：接220V（二相380V）交流电源。变频输出插座：接励磁变压器。分压器输入：经屏蔽电缆连接到电容分压器。接地端子：应

7、与分压器补偿电容接地端子和试品接地联接。大屏幕LCD：具有“初始界面”、“参数设置”、“试验过程”、“试验结果”四个界面（详见第6章）。打印机：打印输出试验结果。4.2 励磁变压器励磁变压器及接线示意图如图4所示。输入端：与变频电源的变频输出端连接，不分正负极性。输出端：与谐振电抗器低压端相连。 并联时，输出a、a接谐振电抗器低压输入端，输出x、x接地。串联时，输出a、接谐振电抗器低压输入端，输出x接地。接地端：应与分压器补偿电容接地端子和试品接地联接。低压大电流（并联）：当试品电压等级较低或试验电流较大时，可采用并联连接法。高压小电流（串联）：当试品电压等级较高或试验电流较小时，可采用串联连

8、接法。变频输入绕组一 输入X 绕组二输出a 输出a 输出x 输出x输入A 输入X 接地端注意事项：【1】输出端与谐振电抗器低压端相连，不可接反。【2】试验中不用的高压绕组，应保障一端与相邻的绕组连接，不得短接。【3】低压绕组不得接地，也不得短接。 低压大电流U2/2xI（并联） 高压小电流U2x2/I（串联） - U2 - - U2 - - U1 - - U1 - - U2 - - U2 - - U1 - - U1 - 图4励磁变压器接线示意图4.3 谐振电抗器谐振电抗器接线示意图如图5所示。低压输入端：与励磁变压器的输出端相连。高压输出端：与试品和电容分压器的高压端相连。电抗器并联使用：当试

9、品容量较大时可把多只电抗器并联使用。电抗器串联使用：当试品电压等级较高时，可以把电抗器串联使用。注意事项：【1】 低压输入端与励磁变压器的输出端相连。高压输出端与试品和电容分压器的高压端相连，不可接反。【2】 严禁将谐振电抗器放于铁板、车厢等导磁材料上做试验。【3】 谐振电抗器串联使用时注意分压问题，并联使用注意分流问题。 图5 谐振电抗器接线示意图4.4 电容分压器电容分压器是测试试验电压的取样部件，它由高压臂C1和低压臂C2组成，高低压臂用同种材料做在同一个筒内，测量精度受温度影响小，测量信号从低压臂C2引出，作为试验电压测量和保护信号。接线端子如图6所示。高压端：与试品和谐振电抗器的高压

10、端相连。测量插座：经屏蔽电缆连接到变频电源的测量输入端。接地端子：应与谐振电抗器接地端子和试品接地联接为一点后与接地网相连。4.5 补偿电容器对试验频率有特殊要求的试品，通常借助补偿电容进行试验。对于电缆、GIS试验一般不需要补偿电容，变压器感应耐压试验、外施试验以及发电机组耐压试验通常需要补偿电容。接线端子如图7所示。 图6 电容分压器端子示意图 图7 补偿电容端子示意图5 成套系统接线布置 现场试验接线布置如图8所示。 图8 现场试验接线布置如图 注意事项：【1】 确保可靠接安全地上。【2】 试验设备（变频电源、励磁变压器、谐振电抗器、分压器、试品）应遵照图8所示一字排开，应尽量靠近被试品

11、。【2】 根据试验电压及试验电流，选择合适的励磁变压器和谐振电抗器接线方法。【3】 变频电源输出到励磁变压器低压侧引线不得接地、短接。【4】 有条件时，建议操作人员站在橡胶绝缘垫上工作。6 试验操作步骤第一步：准备工作【1】 检查设备的完好性，连接电缆无破损、短路和断路等，各输入输出接线是否确和牢固。【2】 检查接地是否可靠，接地线采用一点接地。【3】 检查电源输入电压是否正确，变频电源的“电源开关”开关处于关断位置。【4】 谐振电抗器不可置于铁板或铜板等导电材料上。第二步： 开 机 【1】 接通220V电源，合上“电源开关”开关，此时绿灯亮、红灯灭。【2】 当液晶屏提示请按合闸按钮时，按下合

12、闸按钮，此时红灯亮、绿灯灭。液晶屏提示正在合闸，请等待，约90秒后，液晶屏显示如下，此时按一下主旋钮进入参数设置。第三步：参数设置 试验时间：被试品耐受试验电压的时间。试验电压：给被试品所加的试验电压。保护电压：在默认的情况下是按试验电压的1.1倍整定。注：若液晶显示提示：若分压器用1节，请在系统设置中设置，表明成套系统所配置的电容分压器的高压臂为2节，若使用1节必须在系统设置中设置，系统默认为2节。第四步：试验模式 【手动调谐】旋转电压调节旋钮，把输出功率调节到2%左右，旋转频率调节旋钮，当原边电压为最小，同时试验电压为最大时，此时的频率就是系统的谐振频率。当按压旋钮时可实现粗/细调切换。【

13、手动升压】在系统谐振频率上，缓慢旋转电压调节旋钮，逐渐升至试验电压。【开始试验】试验开始计时，计时结束后，自动降压并断开试验回路，显示结果界面。【自动调谐】系统从起始频率到300Hz智能扫描，寻找系统的谐振频率。【自动升压】在系统谐振频率上，逐步升压至试验电压，当达到试验电压时，试验开始计时，计时结束后，自动降压并断开试验回路，显示结果界面。【自动试验】自动完成调谐、升压和计时。计时结束后，自动降压并断开试验回路，显示结果界面。第五步：试验结果【打印结果】按一下主旋钮即可打印试验结果。第六步：关 机 关断“总电源”开关，拉下电源闸刀，使得有明显断开点。 拆线或更换试品。7 注意事项【1】试验设

14、备应定期检查。存放时应置于干燥、清洁场地。【2】运输时请确保各设备牢固固定，可适当加以缓震保护。【3】试验时操作人员不少于2人，应严格遵守本单位有关高压试验的安全规程。【4】使用前，操作人员应仔细阅读使用说明书。8 随机附件 使用说明书 1份 附件箱1个9 附录9.1 常用的计算公式谐振频率：f=1/( )(单位：Hz、H、F；L-电抗器的电感量；C-被试品的电容量)试品电流：Ic=(单位：A、V、Hz、H、F；Uc-被试品两端的电压)试品容量：P=Uc*Ic (单位：A、V)品质因素：Q=Uc/U（U-励磁变压器的输出电压）9.2 系统的参数配置系统试验电压等级和容量取决于试品及试品的容量（

15、包括试品电容和分压器电容，如果使用了补偿电容，补偿电容也要计算在内），试验电压和试验频率。1 交联电缆：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。2GIS：电压等级、间隔数、每间隔的电容量，允许的试验频率范围。3变压器和发电机：试验电压、试品的等效电容量以及要求的谐振频率范围。9.3 电缆试验1在试验A相（B、C相同理），A相连接到高压源，A相屏蔽层连同其它相、及屏蔽层一起接地，确认无误后开始加压。2电缆屏蔽层过电压保护器短接，并使这一端电缆金属屏蔽或金属套临时接地。 3若电缆头是与GIS直接连接，在试验时应使GIS符合运行条件且GIS内部PT、避雷器需断开。4如果

16、电缆头安装在杆塔上，电缆的屏蔽层和非试相连接接地，该接地不可利用杆塔架，需要采用铜箔或裸铜线与串谐系统连成回路。5交联电缆相关技术参数电缆型号电容量（uF/km）导 体截积(mm2) 6/10 kVXLPE电缆8.7/10kVXLPE电缆26/35kV XLPE电缆64/110kV XLPE电缆500.240.190.11700.270.220.12950.300.240.131200.330.260.141500.360.280.151850.390.310.160.132400.430.340.180.143000.470.370.190.164000.530.420.210.175000

17、.600.440.240.196300.670.470.260.218000.280.2310000.300.2412000.2614000.2716000.2818000.30200022009.4 GIS试验GIS是把断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器等组合在一起，并以SF6气体绝缘的电力设备，一般由2-18个间隔组成。对于110kV以下电压等级的大多采用三相共一金属筒，220kV以上电压等级多采用每项一筒结构。根据IEC517:1990标准规定（等同于GB7674-1997），GIS交流试验电压为出厂试验电压的80，频率范围30-300Hz，下表是各电压等级GIS的参数表系

18、统电压等级每间隔电容量最大电压出厂试验电压交接试验电压试验时间110kV600-800p126(145)231(275)184（220）1min220 kV800-1000p252395(462)316（370）1min500 kV1000-1500p550680(740)544（592）1min1 试验时，试验相接高压，高压引线需采用专用无晕引线，非试验两相连同GIS外壳接地；2 试验必须在各气室SF6气体压力在额定下，并且充气24小时后测量气体含水量在合格范围内，处于可运行状态，由现场确认无误后，方能试验;3 试验电压从试品输出套管上加入，GIS内的电压互感器应拆除（如GIS厂家同意，可以

19、连同加压，但试验频率须大于100Hz），CT二次应短接，避雷器连接处应断开后，方能试验;4 GIS试验要考虑气体原因，做设备额定相电压15min和额定线电压5min老炼。5 试验时，须采用专用接地线与GIS壳体连接并可靠接地，切不可利用现场接地排作地线连接。9.5 变压器工频耐压试验1试验频率通常在45-65Hz。2被试验绕组和非试验绕组须短接，且非试验绕组短接后须接地，原则：试品上不可有悬浮电位。3试验时串谐系统地应与变压器外壳采用专用接地线连接。435kV全绝缘变压器工频耐压等效电容量变压器容量（kVA）630200031506300 1250020000 高压-低压、地（pF）27004100 5600 7900 8700 15000 低压-高压、地（pF）4200 6