一.YD2000變頻串并聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)機(jī)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(tái)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(dòng)、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(gè)裝置單件重量很輕，便于現(xiàn)場(chǎng)使用。

3．具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作模式，方便用戶根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況靈活選擇，提高試驗(yàn)速度。手動(dòng)模式可使用電位器進(jìn)行升壓，使用尤其方便。

4．能存儲(chǔ)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)諧振耐壓試驗(yàn)機(jī)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(shí)，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(shí))；

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(cè)量精度：1.0級(jí)；

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(duì)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(lì)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(lì)磁變壓器

勵(lì)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(lì)磁變壓器有多個(gè)繞組，配合電抗器使用，可滿足不同電壓等級(jí)、不同容量的試驗(yàn)要求，勵(lì)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(jí)，電感增加。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，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(cè)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(cè)試設(shè)備，內(nèi)部一般由兩個(gè)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(cè)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(shí)，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(shí)，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(dòng)力引線，與勵(lì)磁變壓器的低壓引線，與分壓器的測(cè)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(gè)回路的等效電阻。當(dāng)在回路中施加一個(gè)交流電壓時(shí)：

    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(shí)，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(gè)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(shí)稱為串聯(lián)諧振狀態(tài)。

當(dāng)回路處于諧振狀態(tài)時(shí)，

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(duì)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(shí)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(shí)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、YD2000現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的頻率與容量計(jì)算

在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)之前，應(yīng)根據(jù)不同的試驗(yàn)對(duì)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(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(lì)磁變壓器功率

6．補(bǔ)償電容的電壓等級(jí)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(lì)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(duì)10kV電纜一般用單節(jié)或單節(jié)并聯(lián)即可滿足要求。而對(duì)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(duì)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(huì)出現(xiàn)諧振頻率低于下限頻率的情況。此時(shí)應(yīng)設(shè)法減小電感量，采用的方法是電抗器并聯(lián)。

對(duì)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(huì)出現(xiàn)諧振頻率高于上限頻率的情況，此時(shí)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(huì)減小試驗(yàn)回路電流，減小變頻控制器與勵(lì)磁變壓器的功率。對(duì)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(lì)磁變壓器容量

試品上試驗(yàn)功率由變頻控制器通過勵(lì)磁變壓器提供，由于諧振放大作用，變頻控制器與勵(lì)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(shí)，要求變頻控制器與勵(lì)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(jí)電纜的試驗(yàn)電壓為2U0，即17.4kV；查表得知該型號(hào)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(shí)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(shí)諧振頻率為：

，該諧振頻率符合控制要求。

此時(shí)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(lì)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(jí)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(gè)單節(jié)串聯(lián)（165H）；查表得知該型號(hào)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(shí)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(lì)磁變壓器有效輸出功率：

八、變頻控制電源操作說明

8.1 YD2000操作面板說明

面板圖

電源輸入

電源接入，接三相AC 380V±10%或單相AC 220V±10% 50Hz，當(dāng)電源為380V時(shí)，接A、B、C三相，可做額定負(fù)載試驗(yàn)；當(dāng)電源為220V時(shí)，接A、B、C任意二相，只可做1/2負(fù)載試驗(yàn)。

注：當(dāng)變頻源實(shí)際輸出電流大于15A時(shí)，建議使用三相AC 380V電源供電！

輸出

變頻電源輸出接至激勵(lì)變壓器輸入。

電源開關(guān)

負(fù)責(zé)變頻電源部分的電源供給。

調(diào)壓電位器

手動(dòng)控制模式時(shí)用于升壓操作(啟動(dòng)前電位器必須置于“零”位)。

高壓指示燈

變頻電源啟動(dòng)指示。

復(fù)位按鈕

負(fù)載失諧、變頻源過熱以及其它保護(hù)動(dòng)作后的故障復(fù)位。

急停按鈕

發(fā)生緊急情況的應(yīng)急停止按鈕。

分壓器信號(hào)

用于接入分壓器低壓臂，大電壓100V，輸入阻抗10MΩ。

接地

用于系統(tǒng)安全接地。

USB接口

用于接入U(xiǎn)盤存儲(chǔ)資料或接入鼠標(biāo)代替觸摸操作.

觸摸屏

用于系統(tǒng)各參數(shù)、波形、菜單等的顯示以及相關(guān)控制操作。

8.2觸摸屏操作界面說明

1．開機(jī)界面

開機(jī)后，顯示界面如下圖所示。

2．參數(shù)設(shè)置

每次試驗(yàn)前必須正確設(shè)置當(dāng)次試驗(yàn)的各種參數(shù)！點(diǎn)擊“參數(shù)配置”后，顯示界面如下圖所示。

• 起始頻率

選擇自動(dòng)調(diào)諧時(shí)的啟動(dòng)頻率，下限頻率低為20Hz，起始頻率必須小于終止頻率，且至少≤30Hz。

• 終止頻率

選擇自動(dòng)調(diào)諧時(shí)的終止頻率，上限頻率高為300Hz，終止頻率必須大于起始頻率，且至少≥30Hz。

1.設(shè)置的“終止頻率”必須大于“起始頻率”，且至少≥30Hz。

2.當(dāng)*次試驗(yàn)時(shí)建議采用30Hz～300Hz進(jìn)行掃描。

3.當(dāng)已經(jīng)知道大概頻率范圍時(shí)，可以選定在適當(dāng)?shù)念l率段掃描，以減少試驗(yàn)時(shí)間。

• 起始電壓

自動(dòng)調(diào)諧時(shí)的初始工作電壓，高為100V。

1.對(duì)Q值較低的試品如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、架空母線，初始值設(shè)定為50～70V。

2.對(duì)Q值較高的試品如電力電纜、變壓器、GIS等，初始值設(shè)定為20～50V。

• 分壓比

電容分壓器的變比值，根據(jù)實(shí)際值設(shè)定（出廠默認(rèn)值為1000:1）。

• 試驗(yàn)電壓

設(shè)置試驗(yàn)電壓值。

• 試驗(yàn)時(shí)間

設(shè)置試驗(yàn)電壓的耐壓時(shí)間。

• 過壓保護(hù)

設(shè)置試驗(yàn)電壓的極限值，電壓超過時(shí)自動(dòng)終止試驗(yàn)，一般比試驗(yàn)電壓高10%。

• 過流保護(hù)

設(shè)置低壓輸出電流的保護(hù)值。

注：在不知道實(shí)際試驗(yàn)電流的情況下，一般將其設(shè)置成裝置額定電流。

• 閃絡(luò)保護(hù)

設(shè)置擊穿電壓的偏差值,且當(dāng)閃絡(luò)后觸摸屏須重新啟動(dòng)。

• 數(shù)字鍵盤

設(shè)置各功能參數(shù)的數(shù)值。

• 幫助

提供設(shè)置“試驗(yàn)參數(shù)”時(shí)的操作提示。

• 恢復(fù)出廠設(shè)置

將設(shè)置參數(shù)恢復(fù)到出廠設(shè)置值。

• 版本設(shè)置

廠家的出廠參數(shù)設(shè)置，用戶無需設(shè)置。

2.2．幫助

點(diǎn)擊“幫助”后，顯示界面如下圖所示。

點(diǎn)擊“下頁”后，顯示界面如下圖所示。

3．歷史記錄

點(diǎn)擊“歷史記錄”，顯示界面如下圖所示。

選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)記錄，可打開相應(yīng)文件。插入U(xiǎn)盤，點(diǎn)擊“導(dǎo)出數(shù)據(jù)”可以把試驗(yàn)記錄輸入到U盤。打開文件界面如下圖所示。

4．參數(shù)計(jì)算

若需要計(jì)算電感、電容、頻率和諧振電流等參數(shù)，請(qǐng)點(diǎn)擊“諧振參數(shù)計(jì)算”，顯示界面如下圖所示。計(jì)算諧振電流時(shí)，電容和電感只輸入一個(gè)參數(shù)即可，另外一個(gè)需設(shè)為0，若電容和電感都有輸入，則系統(tǒng)自動(dòng)默認(rèn)通過電容來計(jì)算諧振電流。

5．手動(dòng)試驗(yàn)

當(dāng)“試驗(yàn)參數(shù)”設(shè)置完成時(shí)，點(diǎn)擊“手動(dòng)試驗(yàn)”，進(jìn)入“手動(dòng)試驗(yàn)”界面，顯示界面如下圖所示。

• 將面板上調(diào)壓電位器逆時(shí)針調(diào)到底(置于“0”位)，點(diǎn)擊“開始試驗(yàn)”按鈕，若想自動(dòng)尋找諧振點(diǎn)，則點(diǎn)擊“自動(dòng)調(diào)諧”按鈕，掃頻波形里紅色代表電壓曲線，綠色代表頻率曲線。若不想自動(dòng)找諧振點(diǎn)，則調(diào)節(jié)面板上調(diào)壓電位器，將“U_低壓電壓”升到10V左右，再點(diǎn)擊“升頻”或“將頻”按鈕來找諧振點(diǎn)(頻率步進(jìn)值可根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行適當(dāng)設(shè)置)。為方便讀數(shù)（自動(dòng)掃頻時(shí)），可點(diǎn)擊“波形放大”按鈕來放大波形。波形放大界面如下所示，為方便讀數(shù)，可點(diǎn)擊“波形暫停”按鈕來停止波形顯示。

• 找到諧振點(diǎn)后，調(diào)節(jié)面板上調(diào)壓電位器，升壓至試驗(yàn)電壓值。
• 電壓升到試驗(yàn)電壓后，點(diǎn)擊“開始計(jì)時(shí)”按鈕，系統(tǒng)開始計(jì)時(shí)。
• 在試驗(yàn)過程中，如果出現(xiàn)異常情況請(qǐng)直接點(diǎn)擊面板上或觸摸屏界面上的“緊急停機(jī)”按鈕(面板上的按鈕具有優(yōu)先控制權(quán))，若想終止本次試驗(yàn)，可點(diǎn)擊“降壓停機(jī)” 按鈕來結(jié)束本次試驗(yàn)。
• 當(dāng)“耐壓倒計(jì)時(shí)”到0時(shí)，蜂鳴器鳴叫提示計(jì)時(shí)時(shí)間已到，此時(shí)可點(diǎn)擊“降壓停機(jī)”，系統(tǒng)自動(dòng)降壓，當(dāng)電壓降為零時(shí)試驗(yàn)完成。
• 若想保持本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)保存” 按鈕來保存本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，供以后查詢和打印。
• 若試驗(yàn)過程中出現(xiàn)故障保護(hù)后，再次試驗(yàn)時(shí)，須點(diǎn)擊“故障復(fù)位”按鈕來使設(shè)備復(fù)位，否則無法再次開始試驗(yàn)。

注：手動(dòng)試驗(yàn)和自動(dòng)試驗(yàn)界面的“U_低壓電壓”顯示值為計(jì)算的近似值而非實(shí)際測(cè)量值，存在較大誤差的可能，該值僅供參考！

6．自動(dòng)試驗(yàn)

當(dāng)“試驗(yàn)參數(shù)”設(shè)置完成時(shí)，點(diǎn)擊“自動(dòng)試驗(yàn)”，進(jìn)入“自動(dòng)試驗(yàn)”界面，顯示界面如下圖所示。

點(diǎn)擊“開始試驗(yàn)”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)完成“找諧振點(diǎn)”、“升壓”、“計(jì)時(shí)”、“停機(jī)”等試驗(yàn)過程。

在試驗(yàn)過程中，如果出現(xiàn)異常情況請(qǐng)直接點(diǎn)擊面板上或觸摸屏界面上的“緊急停機(jī)”按鈕(面板上的按鈕具有優(yōu)先控制權(quán))，若想終止本次試驗(yàn)，可點(diǎn)擊“降壓停機(jī)” 按鈕來結(jié)束本次試驗(yàn)。

試驗(yàn)完成后，若想保持本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)保存” 按鈕來保存本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)，供以后查詢和打印。

若試驗(yàn)過程中出現(xiàn)故障保護(hù)后，再次試驗(yàn)時(shí)，須點(diǎn)擊“故障復(fù)位”按鈕來使設(shè)備復(fù)位，否則無法再次開始試驗(yàn)。

“自動(dòng)試驗(yàn)”的波形放大界面與“手動(dòng)試驗(yàn)”界面相同。