串联谐振耐压试验成套装置

中国上海测试中心（上海市计量测试技术研究院）是政府按照集中投入大型科学仪器，开展科学技术研究，为社会综合性测试技术服务而建立的技术机构。1984年，被科技部定为***测试中心，并要求逐步建设成为“分析测试方法的研究中心，仪器分析技术人员的培训中心，分析测试的技术服务中心”。

上海市计量测试技术研究院是上海市政府计量行政部门依法设置的国家法定计量检定机构，也是国务院计量行政部门批准建立的华东地区法定计量检定机构——华东国家计量测试中心，同时也是国家科技部批准建立的***分析测试中心——中国上海测试中心。国家计量器具质量监督检验中心(上海)是在上海市计量测试技术研究院基础上筹建的，是国内**的在地方计量机构基础上筹建的综合性***计量器具质检机构。

挂靠我院的国家金银制品质量监督检验中心(上海)、上海市环境保护产品质量监督检验总站、上海市电子产品质量监督检验站、上海市贵金属宝玉石质量监督检验站、上海市信息系统及产品质量监督检验站、上海市气体化工产品质量监督检验站，同时也是上海市计量测试技术研究院设立的专门从事环保产品、电子产品、贵金属宝玉石、信息系统及产品、气体化工产品检测的技术部门。

上海市计量测试技术研究院、华东国家计量测试中心、中国上海测试中心、国家计量器具质量监督检验中心(上海)、国家金银制品质量监督检验中心(上海)通过了中国国家认证认可监督管理委员会的计量认证。同时，我院通过了国家认监委的食品检验机构的计量认证。挂靠我院的各上海市产品质量监督检验站通过了上海市质量技术监督局的计量认证。计量认证范围可通过“机构名称”和“产品/产品类别”、“项目/参数”进行查询。

按照建立的初衷和科技部的要求，中心始终把服务社会、服务企业作为自己的一项神圣使命，为上海的科技**、经济发展提供了重要技术支撑。多年来，为上海**块石英电子表的诞生、桑塔那轿车国产化、风云卫星、大桥斜拉索、秦山核电站、浦东国际机场等多个重大工程、大型企业提供了测试服务，并制定或参与制定了一批产品、系统等方面的技术标准，起到了技术平台的作用。

一、串联谐振基本原理

   串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容组成LC串联回路，调节变频电源输出的电压频率，实现串联谐振，在被试品上获得高电压，是当前高电压试验的一种新方法，深受专家好评，在国内外已经得到广泛的使用。

根据谐振原理，我们知道当电抗器L的感抗值Xl与回路中的容抗值Xc相等时，回路达到谐振状态，此时回路中仅回路电阻R消耗有功功率，而无功功率则在电抗器与试品电容之间来回振荡，从而在试品上产生高压。

二、系统构成

全套试验系统由调频电源主机、电抗器、分压器、激励变压器和补偿电容器（可选器件）组成，接入被试品后组成一个谐振系统进行交流耐压实验。

主机： 就是一台幅值和频率可调的正弦波交流调频电源，给谐振回路提供激励源，同时提供电压显示、电流显示、计时、保护、报警等功能。

电抗器：就是一个大电感线圈，与被试品（相当于电容）构成串联谐振回路，可配置电抗器多节电抗器，使用时通过不同的串联、并联组合、实现不同的电感量以适用不同的试验条件。

分压器：内部通过电容器分压，从试品上高电压分得低电压供主机测量、控制使用。

励磁变压器：隔离主机电源与谐振回路电源，并升高主机的输出电压。

补偿电容器： 当试品电容量很小时，如果要实现系统谐振可能要求的电源频率超出试验标准的规定，可在试品上并联一个补偿电容，以实现试验要求，称此电容器为补偿电容器。

三、主要技术性能

1、功率电源电压：AC380V±10%、50Hz；

2、仪器电源：220V±10%、50Hz；

3、谐振输出容量：800kVA；

4、仪器额定电压：0～400kV；

5、输出频率范围：30～300Hz；

6、输出电压波形：正弦波，波形畸变率＜0.5%；

7、频率调节灵敏度：0.1Hz，不稳定度≤0.05%；

8、系统噪声：≤60db；

9、系统测量精度：＜1级；

10、输出电压不稳定：＜0.5%；

11、保护响应时间：1us；

12、电感非线性度：≤0.05%；；

13、满功率输出下,连续工作时间为60min

14、环境温度：-15℃～+50℃；

15、相对湿度：≤90%RH；

16、海拔高度：≤2000米。

四、面板及部件名称

五、操作步骤

1、正确连线，检查无误后方可送电。

必要时工作电源的跳过现场漏电保安器，以免不必要的跳闸。

2、打开电源开关，主机开始工作，液晶屏显示版权页，该页标明本装置的软件版本号。

触按确认键，进入系统菜单，该主菜单下有：试验方案、开始试验、试验帮助、系统设置、实用工具和试验记录等六个子菜单项。

3、系统设置菜单下有电抗器电感、日期时间设置和采样系数设置等三个子菜单项。按上下键，上下移动光标系统参数设置菜单项，触按确定钮后，进入系统参数设置菜单，可以分别设定电抗器的电感—H、-年-月-日、-时-分-秒和电压和电流的采样系数也就是采样倍率，设定完成后，触按返还键返回上上等菜单。

电抗器电感量的设定：按确定键选择到此项，按左右键移动光标需要改变的数位，按上下键改变数值，达到所要达到的数值按确定键确认。

日期时间的设定：按确定键选择到此项，按左右键移动光标需要改变的数位，按上下键改变数值，按照所要设置的年月日时间数值按确定键确认。

采样系数的设定：按确定键选择到高压/电流采样系数项，此项为电压或电流采样倍率的设定。一般出厂前设定好了。如需修改，要输入密码。（密码厂家与设备一起提供一般设定为：188888）

警告：系统默认上一次电抗器电感、日期时间和采样系数设定值。如果需改变要重新设定。电抗器电感量设定值与实际使用的电抗器电感量不对，会导致试验报告中的被试品电容量不准。其他并不会影响。采样系数设置不正确，会导致显示电压电流不准将很有可能会对被试品或试验设备造成损坏。

4、试验方案菜单下有预置保护电流、找频起始频率、找频结束频率、预定起始功率四个子菜单项，分别设定本次试验的保护电流、找频起始频率、找频结束频率、输出起始功率，全部设定完成后，触按返还键进入预置试验电压和预置试验时间设置菜单。

可以分3段时间设置试验电压和试验时间, 实际试验时,若设定为自动试验, 装置将按设定的3段电压及时间,按顺序分别加压, 全部完成后自动退出.

如果第2段电压设为0, 或时间设为0, 那么执行完第1段试验电压加压后退出试验, 只加压第1段设定的电压.

如果第三段电压设为0, 或时间设为0, 不执行第三段加压.

试验方案设置的设定：在试验电压项中，按确定单钮，移动左右光标到需要改变的数位，按上下单钮以改变当前数位的数值大小，触按返回钮完成当前数位的数值设定，依次选择下一项数值的设定，直至分别完成试验时间、起始频率、起始功率的设置，方可完成本次试验的试验方案设置的设定。

出厂默认值：试验电压 20kV、加压时间 2min、激励强度 2%、输出电流20A、频率范围30-300Hz。

5、实用工具菜单下有

串联谐振频率计算：在实验前可对谐振频率进行计算。只需输入具体参与试验的电感、电容值并按确定键试验频率即直接生成。

6、开始试验菜单下有自动试验模式和手动试验模式两种子菜单可供选择。

按确认键进入所选试验步骤.

自动试验模式的操作：选中自动试验模式后，触按菜单钮进入正在自动寻找谐振点菜单项，装置在设定的频率范围内自动寻找谐振点（如果被试品电容C和电抗器电感L的实际谐振频率不在设定的频率范围内，将找不到谐振点，此时根据需要调整频率范围或调整被试品回路的LC参数）。当找到谐振点时，会有声音提示。

找到谐振点后，装置自动进入正在自动升压菜单项，当升到试验电压设定的电压时，装置停止加压。

当装置升到试验电压设定的电压时，设备停止加压，自动进入正在加压试验菜单项，并自动记录试验的加压时间，当加压时间到达设定时间时，设备逐步降压退出试验，完成本次试验，进入试验结束菜单项。并可选择保存试验数据或打印试验数据。                            

试验时间的一行显示末端,会显示[一段]或[二段]或[三段]字样,表示当前正在进行的加压试验是预置的一段,二段或三段.

手动试验模式的操作：选中手动试验模式后触按确定钮，进入正在试验菜单项；手动按调频钮，对应的光标随之改变到输出频率项，可以通过上下左右键改变频率大小使其试验电压逐步升高，当升到*高电压时，继续向上或向下调整频率按钮，直至试验电压开始下降；这时反调频率，试验电压又逐步回升，上下回调频率，从频率的高位到低位逐位调整*高电压值时的频率就是当前的谐振频率。

找到谐振点后，手动按电压钮，光标到了输出功率，随之按上下键增加输出功率，试验电压也逐步升高，当升到试验电压设定电压值时，装置停止加压，并有屏幕显示提示和声音提示；自动进入正在加压试验菜单项，并自动记录试验的加压时间，当到达加压时间设定时间时，设备逐步降压退出试验，完成本次试验，进入试验结束菜单项。

注意：在调节频率调整钮的过程中，触按左右钮，可以改变频率调节的速度实现粗细调的切换。在调节电压调整钮的过程中，向下触按左右钮，可以改变电压的升降的速度实现粗细调的切换。触按调频、调压钮，实现调频与调压间的切换。

7、进入试验记录查询菜单项，查询以往和当前试验数据。选择上下键翻看前一组数据后一组数据；选择左右键可选择打印或删除当前页的内容。

125/456为试验数据库指针，分子是试验数据的在数据库的顺序数，分母是当前的数据总数，*多可储存999组试验数据。

8、装置和试验状态菜单提示：设备的使用和升压和耐压试验过程中，如果出现影响试验设备、被试验设备以及操作人的**情况，设备可能出现自动保护转台，并在屏幕有相应的提示。

不能谐振：如果谐振点不在谐振频率设置的范围内；系统连线不正确等现象，装置将找不到谐振点，这时装置和试验状态菜单中的不能谐振项被反白并闪烁。

输出保护：如果装置的电源输出电流大于输出保护设定的电流值，装置自动保护，这时装置和试验状态菜单中的输出保护项被反白并闪烁。

试验中止：如果在试验升压或加压过程出现闪络现象，装置自动保护，这时装置和试验状态菜单中的输出保护项被反白并闪烁。

9、试验帮助内容包括五大项分别为：1.版本信息2.接线示意3.使用说明4.常见问题5.参考资料.如常见问题FAQ分五幅画面显示、各种被试品电力电缆、变压器、发电机电容参数的查询：

接线示意图：

10、设备出厂参数设置是生产厂家的出厂设置参术和校验参数，不适当的设置和修改会影响设备性能和高压试验的**性，未经厂家授权密码，无法修改。

警告：正常试验状态下，按返回键即可中止试验。中止或结束试验后，应分离刀闸切断电源。在升压或加压过程中，非紧急情况，不要按下急停键。

六、本说明书的专属名词的定义

自动试验：高压试验全过程由主机按程序和预置参数自动完成。

自动调谐：调谐由主机按程序自动完成，升压手动完成。

手动试验：寻找谐振点和升压均为手动，通过面板旋钮完成。

系统参数设置是指对设备部件参数的设置。

试验参数设置是指对试验过程参数的设置。

试验模式选择是指对试验模式的选择。

试验结果查询是指对试验数据的查询。

分压器变比是指对分压器的分压比设置。

电抗器电感是指对电抗器电抗值的设置。

激励变变比是指对励磁变压器的变比设置。

设置电压是高压试验时的保护电压设置。

试验电压是高压试验时的试验电压。

加压时间是施加试验电压的时间。

激励强度是指主机电源输出的大小。

输出电流是主机电源的输出电流。

频率范围是试验的频率范围。

自动试验模式是指试验过程全部自动完成。

自动调谐模式是指自动寻找谐振点后，手动加压完成试验。

手动试验模式全部由人工完成试验过程。

未接地线主机电源为接地。

不能谐振未能找到谐振点。

输出保护主机电源输出电流大于整定电流。

试验中止指在升压或加压过程装置自动保护。

设备出厂参数设置是厂家对设备有关参数的设置。

确认键：确认当前操作。

返回键：返回上上等菜单。

七、变频电源技术参数：

1．额定输出容量：30kvA；

2．仪器电源：220v±10%  50Hz；

功率电源：380v±10%  50Hz；

3．额定输入电流：79A；

4．额定输出电压：0-340v可调、单相、输出电压不稳定度0.05%；

5．额定输出电流：88A；

6．频率调节范围：25～320Hz；

7．额定容量下连续运行为规定工作时间下*高温升≤60K；

8．显示以下参数：

a．经变频输出的频率、电压、电流；

b．过压保护电压值，并可任意整定，当成套装置的输出电压值达到保护整定时，可自动切除成套装置；

c．过流保护：当调频电源的输出电流达到保护整定值时，可自动切除成套装置；

d．击穿保护：当高压侧发生对地闪络时，可自动切除成套装置，装置带有隔离装置，可确保设备和人身不受损害；

e．具有全电压输出保护，在调压过程中，一旦调压失控，调频电源立即闭锁；

9．可实现以下操作：

a．频率的调节，上升和下降频率调节分粗调和细调两种，并可自动寻找试验谐振点，保证谐振频率在整个试验过程中不发生漂移；

b． 带有设置电压、设置时间，电压自动上升到设置值而停止并自动计时；

c．带有各种保护功能的整定按钮，可在面板上对各种保护值进行整定；

d．带有手动试验功能和自动试验功能；

e．带有试验数据打印功能。

八、励磁变压器技术参数（1）： 

1．结构形式：油浸式；

2．额定容量：30kVA；

3．输入电压：0～340V；

4．输出电压：四组并联5KV；四组串联20KV；二串二并10KV；

5．输出电流：四组并联6A；四组串联1.5A；二串二并3A；

6．工作频率范围：30～300Hz；

励磁变压器的接线端子，如图所示：

1．输出端尾—与接地端连接。

2．输出端头—与电抗器连接。

3．接地端—与变频电源、分压器及被试品共同接地。

1．4．输入端—接调频电源功率输出端。

九、单台谐振电抗器技术参数：

1．  额定容量：80KVA；

2． 额定电压：40kV

3．  额定电流：2A；

4．  电 感 量：60H；

5．  品质因数：Q≥30

6．  采用环氧干式。

7．接线端了如图所示：

a.高压侧接线端子—与被试品高压端连接。

b.低压侧接线端子—与励磁变输出端连接。                        

c.多台电抗器串联时上节的低压侧与下节高压侧连接。谐振电抗器采用多台串联或并联的连接方式。

8．额定容量下连续运行为规定工作时间下，电抗器对空气的温升不大于60K；

9．性能及特点：电抗器设计干式、环氧浇铸，电抗器可以自由方便叠装。环氧树脂绝缘筒外壳，具有足够的电气、机械强度，必要的散热能力以及油热胀冷缩的裕度。外壳上下盖板,颜色为橘红色。

十、电容分压器技术参数：

1．  额定电压：400kV；

2．  工作频��：30～300Hz；

3．  分压比：4000：1；                                                      

4． 分压比误差：1%；

电容分压器接线端子如图所示：

1、高压端—与电抗器高压侧及被试品高压侧相连。

2、测量插座—采用专配的测量电缆与控制箱背板测量输入端连接。

3、接地端—采用专配接地线按接线图指示接地。     

4、性能及特点：

a.额定电压下可连续运行2小时。

b.在30～300Hz范围内，其精度和稳定度保持不变。

c.在20℃温度下电容分压器介质损耗值≤0.0025。

d.电容分压器配有支撑底架，具有足够的稳定性。

e.电压测量通过专用测试引线引至调频电源进行测量。

十二、试验接线图：

35kv电缆试验接线图

220kv主变、GIS试验接线

十二、设备保存和维护

1、存放于干燥、清洁场地，防止雨水、灰尘进入部件内部。

2、如若长期不使用，正常天气至少2个月应通电一次时间不少于半小时，雨季及潮湿期应每隔一个月通电一次，通电时间半小时，以驱除设备内的潮气防止电子元器件的锈蚀，影响正常使用。

3、定期检查装置各部件，确保各接头紧固无松动。

4、更换打印纸，机器采用热敏打印纸并且是前换纸式当需要换纸时只要按POST键钮打印纸舱门就会打开可以将新打印纸装入。