调频式串联谐振试验装置技术方案(XB-624kVA-520kV)

串联谐振装置在电力高压试验中的运用研究发表时间：2017-08-08T17:27:42.593Z 来源：《电力设备》2017年第11期作者：马常峰[导读] 摘要：近年来，串联谐振装置在电力高压试验中的运用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。

（国网山西检修公司山西省晋城市 048000）摘要：近年来，串联谐振装置在电力高压试验中的运用问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。

本文首先对电力高压试验相关内容做了概述，分析了串联谐振装置的原理及优点，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就高压试验中串联谐振试验装置的应用展开了探讨，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。

关键词：串联谐振装置；电力；高压试验；运用1前言作为电力高压试验中的一项重要方面，对串联谐振装置的应用占据着极为关键的地位。

该项课题的研究，将会更好地提升对串联谐振装置应用的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化电力高压试验工作的最终整体效果。

2电力高压试验概述高压输电工程的建设一般要经过高压试验研究、高压设备研制、高压设备试运行的考核等阶段，而电力设备的高压试验是完成上述必经阶段的基本手段和前提。

电力系统中的高电压设备，其首要任务是安全可靠的运行，任何故障或事故的发生，都会影响到工农业生产的正常进行甚至给国民经济造成重大的损失。

所以，高电压设备必须在长年使用中保持高度的可靠性和安全性，因此对高压设备进行一系列的高压试验是至关重要的。

高压试验作为电力系统的交接预防试验中，最直接、最有效、最严格的一种鉴定电力设备绝缘强度的试验方法，是完成高压输电建设中的高压试验的研究、高压设备的研制、高压设备的运行考核等主要阶段的基本前提和手段。

电力系统的首要任务就是确保电力设备能够安全可靠的运行，保证设备能够高强度的绝缘，避免发生任何事故或故障，降低对工农业正常生产运营的影响和造成的经济损失。

串联谐振电抗器介绍说明_串联谐振装置武汉汇卓电力自动化有限责任公司关注到我国电力事业的迅猛发展以及城市电网改造的进行，用交联聚乙烯（XLPE）电力电缆代替架空线路已经成为一种趋势，且电压等级和截面积、长度等都不断增加，导致交流耐压设备也不断增加，试验容量也不断提升，传统交流耐压设备现主要为HZXZ系列串联谐振试验装置，其高压谐振电抗器多采用“带铁芯式桶型”结构，此结构在很大程度上增加了单个设备的体积及重量，并且，带铁芯是结构其散热效果较差，考虑现场试验的实际情况和操作搬运的方便性及产品整体实用性能，我公司特研发出“超轻型环形空心电抗器”，这在很大程度上解决了现场搬运工作，提高工作效率。

串联谐振电抗器主要性能特点：1、内部绝缘采用耐高温、高绝缘性的硅胶灌封浇注；2、空芯结构设计，较传统铁芯式结构相比，改善了铁芯磁饱和及散热的性能；3、外壳采用POM材料开模具一次注塑成型，表面洁净光滑、机械强度高、耐高温、耐碰撞、耐磨损；4、整体结构为干式空芯环形结构，大大改善产品搬运、安装及拆卸、储存工作；5、积木式组合方式、环形端面设计结构，最大限度改善散热性能，改善散热量，提高使用性能及工作寿命；参考常规配置1、10kV电缆配置；（按截面积300mm2为例）电抗器规格：10kV/5.5A/2.8H被试品对象电抗器组合方式激励变输出选择变频电源配置型号10kV电缆1公里2台串联0.9kV5kW110kVA/22kV 10kV电缆2公里3台串联0.9kV5kW165kVA/22kV 10kV电缆3公里2台串联2组并0.9kV10kW220kVA/22kV联10kV电缆4公里3台串联2组并0.9kV10kW330kVA/22kV联0.9kV15kW330kVA/22kV 10kV电缆5公里3台串联3组并联2、35kV电缆配置；（按截面积300mm2为例）电抗器规格：10kV/5.5A/2.8H配置型号被试品对象电抗器组合方式激励变输出选择变频电源35kV电缆1公里5台串联 1.8kV11kW275kVA/52kV 35kV电缆2公里7台串联 1.8kV11kW385kVA/52kV 35kV电缆3公里5台串联2组并1.8kV22kW550kVA/52kV联35kV电缆4公里7台串联2组并1.8kV22kW770kVA/52kV联1.8kV30kW1155kVA/52kV 35kV电缆5公里7台串联3组并联3、110kV电缆配置；（按截面积300mm2为例）电抗器规格：10kV/9.5A/0.46H配置型号被试品对象电抗器组合方式激励变输出选择变频电源110kV电缆1公里15台串联2组并联 3.6kV75kW2850kVA/130kV 110kV电缆2公里17台串联2组并联 3.6kV75kW3230kVA/130kV 110kV电缆3公里24台串联2组并联 3.6kV75kW4560kVA/130kV110kV电缆4公里22台串联3组并联 3.6kV110kW6270kVA/130kV 110kV电缆5公里26台串联3组并联 3.6kV110kW7410kVA/130kV （注：以上配置具体参数仅供参考，最终配置方案以实际为准）。

串联谐振的操作方法以及注意事项华天电力为大家介绍串联谐振正确操作方法介绍如下：
1.电缆试验操作：
注意事项：
（1）10kV电缆耐压装置采用串联谐振；
（2）用于10kV和35kV电缆的耐压试验装置，10kV电缆进行耐压励磁变压器接低端，35kV电缆采用耐压励磁变压器接较；
（3），用于10kV，35kV和110kV电缆：10kV，连接到所述励磁变压器，励磁变压器110kV电缆接触压力的低端35kV电压的电缆;
2.电机耐压试验操作:
注意事项:
（1）串联谐振技术用于控制电机的耐压装置，励磁变压器进行一般接低端；
（2）用于控制电机和电缆的耐压试验装置，电缆进行耐压励磁变压器接低端，电机具有耐压励磁变压器接；
（3）通常，用于电动机耐压的谐振装置与低压电缆兼容。

3. GIS、开关及变压器进行试验方法操作：
注意事项:
（1）串联谐振技术用于控制开关、GIS、变压器的耐压装置，励磁变压器的输出工作电压进行一般具有较高；
（2）用于控制开关、GIS的耐压试验装置，励磁变压器接，变压器进行耐压励磁变压器接低端；
（3）通常，模型兼容的交换到大于连接到下端的谐振装置的电缆，励磁变压器更短的长度;
（4）用于控制开关及较低电容量的试品交流耐压试验时，需要将企业所有电抗器串联在高压系统回路中，可以有效确保实现谐振；
（5）用于控制开关、GIS、变压器的耐压时，需要将电抗器进行串联系统连接，电抗器串联只数按照企业实际的试验工作电压通过确定。

BPXZ-HT-108kVA/108kV调频式串联谐振试验装置一、被试品对象1. 10kV，185mm²及以下，1.2km电缆交流耐压试验，电容量≤0.372μF，试验频率为30-300Hz，试验电压22kV。

2. 35kV/10000kV A电力变压器的交流耐压，电容量≤0.01F，试验频率为45-65Hz，试验电压68kV。

工作环境1.环境温度：－150C–45 0C;2.相对湿度：≤90%RH;3.海拔高度: ≤2500米；二、装置主要技术参数及功能1.额定容量：108kV A；2.输入电源：单相380V电压，频率为50Hz；3.额定电压：108kV；27kV；4.额定电流：1A；4A；5.工作频率：30-300Hz；6.波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%；7.工作时间：额定负载下允许连续15min；8.温升：额定负载下连续运行15min后温升≤65K；9.品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)；10.保护功能：对被试品具有过流、过压及试品闪络保护(详见变频电源部分)；11.测量精度：系统有效值1.5级；三、设备遵循标准GB10229-88 《电抗器》GB1094《电力变压器》GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》GB1094.1-GB1094.6-96 《外壳防护等级》GB2900《电工名词术语》GB/T16927.1~2-1997《高电压试验技术》四、装置容量确定：10kV，185mm²及以下，1.2km电缆交流耐压试验，电容量≤0.372μF，试验频率为30-300Hz，试验电压22kV。

频率取35Hz试验电流 I=2πfCU试=2π×35×0.37×10-6×22×103=1.8A对应电抗器电感量 L=1/ω2C=56H设计四节电抗器，使用电抗器二节并联,则单节电抗器为27kVA/27kV/1A/112H验证：1、35kV电力变压器的交流耐压，电容量≤0.010F，试验电压68kV。

.BPXZ-HT-108kVA/108kV调频式串联谐振试验装置一、被试品对象1、35kV，500mm2及以下，长度500m以下的电缆交流耐压试验，电容量≤0.116μF，试验频率为30-300Hz，试验电压52kV。

2、35kV/40MV A变压器的交流耐压试验，电容量≤0.015F，试验频率为45-65Hz，试验电压68kV。

3、35kV高压开关柜及母线的交流耐压试验，试验频率为30-300Hz，试验电压不超过100kV。

工作环境0 045 –C; 1.环境温度：－15C2.相对湿度：≤90%RH;3.海拔高度: ≤2500米；二、装置主要技术参数及功能1.额定容量：108kV A；2.输入电源：单相380V电压，频率为50Hz；3.额定电压：108kV；27kV；4.额定电流：1A；4A；5.工作频率：30-300Hz；6.波形畸变率：输出电压波形畸变率≤1%；7.工作时间：额定负载下允许连续60min；8.温升：额定负载下连续运行60min后温升≤65K；9.品质因素：装置自身Q≥30(f=45Hz)；10.保护功能：对被试品具有过流、过压及试品闪络保护(详见变频电源部分)；11.测量精度：系统有效值1.5级；三、设备遵循标准GB10229-88 《电抗器》GB1094《电力变压器》GB50150-2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》DL/T 596-1996 《电力设备预防性试验规程》..GB1094.1-GB1094.6-96 《外壳防护等级》GB2900《电工名词术语》GB/T16927.1~2-1997《高电压试验技术》四、装置容量确定：35kV，500mm2及以下，长度500m以下的电缆交流耐压试验，电容量≤0.116μF，试验频率为30-300Hz，试验电压52kV。

频率取50Hz-63=1.89A 10×5250π××0.116×10×试验电流 I=2πfCU=2试2C=90Hω对应电抗器电感量 L=1/设计四节电抗器，使用电抗器二节串联二组并联,则单节电抗器为27kVA/27kV/1A/90H验证：1、35kV/40MV A变压器的交流耐压试验，电容量≤0.015F，试验频率为45-65Hz，试验电压68kV。

串联谐振：串联谐振是一种电路性质。

同时也是串联谐振试验装置。

串联谐振试验装置分为调频式和调感式。

一般是由变频电源、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。

被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式；分压器并联在被试品上，用于测量被试品上的谐振电压，并作过压保护信号。

在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC=XL，电路中的电压u与电流i的相位相同，电路呈现电阻性，这种现象叫串联谐振。

当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。

别称：串联谐振变压器、变频谐振、变频串联谐振、串联谐振试验设备、串联谐振原理、串联谐振应用、串联谐振系统、变频串联谐振交流耐压试验装置、调频串联谐振装置、变频串联谐振试验装置，电缆交流耐压试验装置、串联谐振耐压试验设备，电缆耐压试验设备，调频串联谐振试验装置等。

产品优点：1. 所需电源容量大大减小。

系列串联谐振试验装置是利用谐振电抗器和被试品电容产生谐振，从而得到所需高电压和大电流的，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倍（Q为品质因素）。

2. 设备的重量和体积大大减小。

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小，一般为普通试验装置的1/5～1/10。

3. 改善输出电压波形。

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，有效地防止了谐波峰值引起的对被试品的误击穿。

4. 防止大的短路电流烧伤故障点。

在谐振状态，当被试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐（电容量变化，不满足谐振条件），回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。

而采用并联谐振或者传统试验变压器的方式进行交流耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。

武汉市中测电力设备有限公司 [500kVA/400kV] 使用说明书

武汉市中测电力设备有限公司XB(F)- 调调频频串串联联谐谐振振试试验验装装置置 武汉市中测电力设备有限公司

XB调频串联谐振试验装置 使用说明书 1

XB-500kVA/400kV调频串联谐振试验装置 使 用 说 明 【一、设备组成】 1. VFXB-25kW/380V 变频电源 1台 2. YQSB-25kVA/4 Kv、10KV、20KV /0.5kV 激励变压器 1台 3. XB-50kVA/40kV 高压电抗器 10节 4. FRC-400kV/500pF 电容分压器 1套 说明：电抗器既可以单节使用也可以组合使用，工作频率在45Hz-300Hz以内，可连续运行5分钟。

【二、调频串联谐振原理】

UCxUc

BRI

L

1变频220V~电

源

图1 调频串联谐振原理图 B－激励变压器 L－电抗器 CX－被试验设备 R－回路等效电阻 由图可见：当频率改变使得ωL=1/ωC时，回路产生谐振. 此时

UC=I

1

ωC=I ωL

U1

=I R+IωL－

1

ωC＝I R

～ 380V A B

N

C 武汉市中测电力设备有限公司

XB调频串联谐振试验装置 使用说明书 1

则品质因数Q＝UCU1＝IωLI R＝

ωL

R

【三、L．Cx．f关系及使用关系表 注：Cx为被试品电容量】 电抗器组合在不同频率下对应的谐振电容量关系表 电抗器 联接方式 Cx f

L 30Hz 45Hz 50Hz 150Hz 250Hz

单节 73.5H 0.384μF 0.172μF 0.138μF 0.015μF 0.0055μF 五串二并 220.5H 0.128μF 0.057μF 0.046μF 0.0051μF 0.0018μF 五串 441H 0.064μF 0.023μF 0.023μF 2600PF 9017P F 二串五并 35.27 0.08μF 0.035μF 0.288μF 0.031μF 0.0115μF 各种电压等级电缆试验时设备使用关系表 设备组合 被试品对象 50kVA/40kV/1.25A/