调 频 谐 振 试 验 装 置

使 用 说 明 书

简介：

感谢您选用我公司生产的调频谐振试验装置系统，本公司依靠技术的优势，采用*新嵌入式微电子技术和数字信号处理技术，开发和推出本套试验装置，采用人性化设计理念，具有功能强大、性能优良、简单易用、安全方便等优点。本装置试用于大容量高电压电容性试品的交流耐压试验，包括6、10、35、110、220、500kv交联聚乙烯电缆交流耐压试验1；66、110、220、500kv GIS及其它开关的交流耐压试验；大型发电机组和电力变压器工频耐压试验；电力变压器感应耐压试验等。

！警告

为避免受到电击或人身伤害，为避免对仪器或试品、设备造成的损坏，在使用该仪器前，请务必仔细阅读本使用说明书，并严格遵照“安全操作准则"进行操作。

安全操作准则

1．在做试验前，应先检查仪器是否完好无损，各连接导线是否完好，确保电源输出，信号采样线缆稳妥连接，导通无阻。

2．试验前要确保接线准确无误，尤其是地线回路，一定要安全接地。

3．试验时，对试验现场要划安全区域，并置专人看守，杜绝闲杂人等靠近。

4．不允许正在试验时突然切断系统电源，每次试验时要退出正在试验状态，才可以切断电源。

5．主机发生故障后，不要自行拆开机箱维修，否则后果自负。

6．不要在高温、高湿、易燃、易爆和强磁场环境中存放、使用仪器。

7．维护和保养请使用湿布和中性的清洁剂清洁仪器外壳，不要使用研磨剂和溶剂。

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。

图1

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、连接导线、隔离变压器（可选器件）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：210KVA；

4．额定输出容量：15KVA；

5．仪器额定电压：0～60KV；

6．输出频率范围：30～300Hz；

7．输出电压波形：正弦波，波形畸变率＜0.5%；

8．频率调节灵敏度：0.1Hz，不稳定度≤0.05%；

9．系统噪声：≤60db；

10、系统测量精度：＜0.5级；

11．输出电压不稳定：＜0.5%；

12．保护响应时间：1us；

13．电感非线性度：≤0.05%；；

14．满功率输出下,连续工作时间为＞30min

15．环境温度：-15℃～+50℃、相对湿度：≤90%RH；

16．海拔高度：≤2000米。

四、 面板说明

图2

说明：1 液晶显示屏。

2 按键 上、下、左、右、确认、返回。

3变频电源输出电压。

4电源开关。

5打印机。

6 变频电源电压输入。

7 高压采样信号输入。

8 变频电源电压输出。

9 地线。

五、主机界面及操作说明

1． 开机界面：

图3

在开机界面，按 确认 键进入参数设置界面。

图4

2．参数设置：

在参数设置界面，用户需要根据试验的具体要求设置合适的试验参数。进入参数设置界面时，会有光标a在“预置电压"项参数前闪动，此时按 、 键可在各项参数前切换；按 、 键，可进入“预置电压"参数值设置，该项前的光标a停止闪动，要修改的相应参数下会有光标b闪动，再按 、 、 、 键修改相应参数数值。某项参数值设定完成后，按 确认 或 返回 键保存数值。

所有参数值设定完成后，按 确认 键进入“选择试验模式"菜单。

各参数的相应说明如下：

预置电压：试验要求加到被试品上做耐压试验的预定电压，如果加到被试品上的电压大于该值20%，仪器自动会触发过压保护，结束试验；

预置时间：在被试品上做耐压试验的预置时间；

起始频率：开始试验时，加在试品上的电源频率；

起始电压：开始试验时，加在试品上的输出激励功率大小，安全起见取10%至15%，一般不大于30%；

保护电流：试验时，如果激励变压器原边电流大于该值，仪器自动会触发过流保护，结束试验；

电抗器值：串联在系统中的电抗器的总电感量；

系统时间：仪器的日期时钟，相应顺序是，年、月、日、时、分、秒。

3．选择试验模式：

图5

按 、 、 、 键，可使试验模式在手动与自动之间切换，反色显示的为选中的模式。

手动：指进入试验状态后，人工手动寻找谐振点，手动升压至预置电压。

自动：指进入试验状态后，仪器自动寻找谐振点，自动升压至预置电压。

按 返回 键回到参数设置界面，按 确认 键开始试验，界面显示“正在启动"，而后，进入正在试验界面。

4. 正在试验

图6

进入“正在试验"界面，仪器根据“参数设置"中的各参数输出电源信号。如果在“选择试验模式"中选择了“自动"，仪器会自动寻找谐振点，找到谐振点后会自动升压至预置电压。如果在“选择试验模式"中选择了“手动"，可通过按键手动找频和调压，具体操作如下：

当光标a在“试验频率"或“试验功率"前闪动时，可按上、下键在两者之间切换，按左、右键可进入相应项目修改其中的数值，光标a停止闪动，光标b会在要修改的数字下闪动。

光标b闪动时，按上、下键可改变相应数值大小，按左、右键可切换数位。频率或功率数值设定完成后，可按确认键回到选择“试验频率"、“试验功率"状态，光标b消失。光标a闪动。

正在试验时，如果按返回键，试验结束，仪器显示试验结束界面。

正在试验时的界面显示各参数说明：

电压：正在试验时加在被试品上的高压。

时间：正在试验时，加在被试品上的电压值达到“预置电压"后，仪器的计时时间，当该时间等于“预置时间"时，仪器结束试验。

试验电流：正在试验时在激励变压器原边上流过的电流。

试验频率：正在试验时仪器输出的电源频率，调节该数值可改变电源输出频率。

试验功率：正在试验时仪器输出的电压幅值与仪器*大输出电压幅值之比，调节该数值可改变电源输出电压的大小。

5.试验结束

正在试验时，如果按返回键，试验结束，仪器显示试验结束界面。

图7

在试验结束界面状态，按确认键打印输出试验结果。

在试验结果栏显示的是试验结束的原因或结果。从试验结束的原因或结果有

1．按键返回: 人为按了返回键使试验结束。

2．过压保护: 试验电压值超出预置电压值20%。

3. 过流保护: 试验电流值超出保护电流值。

4. 模块保护: 仪器内功率模块短路保护或过流保护。

5．过热保护：仪器内功率模块发生过热保护使试验结束。

6. 闪络保护: 试品发生电压闪络。

7. 预置时间到: 试品加预置电压时间达到预置时间。

六、励磁变压器

励磁变压器技术参数：

1.额定容量：10kvA；

2.输入电压：0～340V；

3.输出电压：串联6000V并联3000V；

4.输出电流：串联1.65A并联3.3A；

5.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、分压器及被试品同点关联接地。

4．输入端—接调频电源功率输出端。

2 1 2 1

3 3

4 4

图8高压并联、输出电流I×2 图9 高压串联、输出电压μ×2

励磁变压器使用方法：

1．励磁变压器高压输出分两组每组电压为4000V，如做10KV和35KV电缆，将高压输出并联，如做110KV电缆和35KV主变，将高压输出串联。

七、谐振电抗器

谐振电抗器技术参数： 1

1．额定容量：105KVA；

2．额定电压：30KV；

3．额定电流：3.5A； 2

4．电感量：30H；

5．品质因数：Q≥30

6．采用真空环氧整体浇注，外观为红色。 图10谐振电抗器

接线端了如图10所示：

1．高压侧接线端子—与被试品高压端连接。

2．低压侧接线端子—与励磁变输出端连接。

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。

八、电容分压器 1

电容分压器技术参数：

1．额定电压：60KV；

2．工作频率：30～300Hz；

3．分压比：1000：1； 2

4．分压比误差：0.5%

电容分压器接线端子如图11所示： 3

1．高压端—与电抗器高压侧及被试品高压侧相连。 图11电容分压器

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。

九、补偿电容器（根据用户需求配置） 1

补偿电容技术参数：

1．额定电压：60KV；

2．电 容 量：0.025Uf；

3．工作频率：30～300Hz； 2

主要用于电容量很小的被试品（如＜50m短电缆）

的试验。试验时与负载并联，要注意所标称的电压 图12补偿电容器

及电容量是否适合。或用于对某些试品（如发电机定

子绕组或变压器绕组）电容量作特定的补偿，在要求的谐振频率范围内进行试验的目的。如做110KV电缆，将两台补偿电容串联（因补偿电容为55KV），以达到所需试验电压。

补偿电容器接线端子如图12所示：

1．高压端—与被试品高压端相连接。

2．接地端—与专用接地线相连接。

十、接线

图13

10KV电缆接线图：

	220V电源

谐振电抗器

380V输入

励磁变压器

被试10KV 橡塑电缆

d

分压器

调频电源

图14

10KV电缆交流耐压试验使用步骤：

1．如图14所示，将连接线接好，接地线必须有可靠接地。

2．将励磁变压器高压并联接线，励磁变压器到电抗器连线需用高压线连接。

3．将二节电抗器并联连接，如电缆较短，只用一节电抗器即可试验。

4．合上电源，先将试验电压、试验时间设定到所需值，再将起始功率设定到5%～10%范围内，起始频率设定到30Hz，保护电流设定到仪器*大电流值，电抗器值按实际电感量设定。

5．设定好后，按“确认"键，屏幕进入“手动、自动"界面，选择“手动"或“自动"操作，按“确认"键，屏幕进入“正在试验"界面，如选择“手动"试验，需手动找频率，在某个频率点的*高电压即是谐振点，再按“确认"键确定，再手加试验频率直到所需试验电压后，仪器自动计时，计时结束后并自动返回，如选择“自动"试验，仪器将自动找频，升压、计时并自动返回。

6． 试验结束后，仪器将显示试验结果，如需打印按下“确认"键即可。

35KV电缆接线图：

	220V电源

励磁变压器

380V输入

被试电缆 开关等

d

谐振电抗器

调频电源

串联谐振试验现场接线布置原理示意图（串联或串并联使用）

图15

35KV电缆交流耐压试验使用步骤：

1.如图15所示，将连接线接好，接地线必须有可靠接地。

2.将励磁变压器高压并联接线，励磁变压器到电抗器连线需用高压线连接。

3.将二节电抗器串联连接（注意电抗器顺序，下节电抗器放在地上，上节电抗器叠加在下节电抗器上，其总电感量为90H）。

4.合上电源，先将试验电压、试验时间设定到所需值，再将起始功率设定到5%～10%范围内，起始频率设定到30Hz，保护电流设定到仪器*大电流值，电抗器值按实际电感量设定。

5.设定好后，按“确认"键，屏幕进入“手动、自动"界面，选择“手动"或“自动"操作，按“确认"键，屏幕进入“正在试验"界面，如选择“手动"试验，需手动找频率，在某个频率点的*高电压即是谐振点，再按“确认"键确定，再手加试验频率直到所需试验电压后，仪器自动计时，计时结束后并自动返回，如选择“自动"试验，仪器将自动找频，升压、计时并自动返回。

6.试验结束后，仪器将显示试验结果，如需打印按下“确认"键即可。

由于被试电缆的电容量较大，若在试验时被试品击穿或发生高压引线对地放电，在电缆的接地端处，试验接地线和控制箱外壳等处，可能会产生暂态过电压。本设备已在控制箱和主要部件内，采取多重暂态过电压保护措施，能保证设备的正常工作，此外，在试验接地线布置方面还应注意采取下列保护措施：

1． 试验设备（谐振电抗器、分压器、励磁变压器等）应尽量靠近被试电缆头，减少试验接地线的长度，即减少接地线的电感量。

十一、交联聚乙烯电缆每公里容量

电缆导体截面积（平方毫米）	电容量（uf/km）
	YJV、YJLV 6/6kv、6/10kv	YJV、YJLV 8.7/10kv、8.7/15kv	YJV、YJLV 12/20kv	YJV、YJLV 21/35kv	YJV、YJLV 26/35kv
3×35	0.212	0.173	0.152
3×50	0.237	0.192	0.166	0.118	0.114
3×70	0.270	0.217	0.187	0.131	0.125
3×95	0.301	0.240	0.206	0.143	0.135
3×120	0.327	0.261	0.223	0.153	0.143
3×150	0.358	0.284	0.241	0.164	0.153
3×185	0.388	0.307	0.267	0.180	0.163
3×240	0.430	0.339	0.291	0.194	0.176
3×300	0.472	0.370	0.319	0.211	0.190
3×400	0.531	0.418	0.352	0.231	0.209
3×500	0.603	0.438	0.388	0.254	0.232
3×630	0.667	0.470	0.416	0.287	0.256

十二、电缆30—300Hz的交流耐压试验电压

电缆额定电压 U0—U	交接试验电压		预防性试验电压
	倍 数	电压值（kv）	倍 数	电压值（kv）
1.8/3	2U0	3.6	1.6U0	3
3.6/6	2U0	7.2	1.6U0	6
6/6	2U0	12	1.6U0	10
6/10	2U0	12	1.6U0	10
8.7/10	2U0	17.4	1.6U0	14
12/20	2U0	24	1.6U0	19
21/35	2U0	42	1.6U0	34
26/35	2U0	52	1.6U0	42
64/110	1.7U0	109	1.36U0	87
128/220	1.4U0	178	1.15U0	146

十三、常见故障及分析

１． 主机找不到谐振点。

原因：1.系统谐振点在主机的输出频率范围之外；

2.系统接线错误；

3.系统未可靠接地；

4.电压采样反馈信号开路或连接不可靠；

5.试品有故障。

２． 主机复位。

原因：1.主机供电电源波动；

2.外界强磁场干扰；

3.主机未可靠接地；

３． Ｑ值偏低，即电压升不上去，或升不高。

原因：1.试品放电泄漏

2.电抗器磁路受干扰，例如电抗器被放置在磁场屏蔽范围内。

４． 电源跳闸。

原因：1.谐振系统回路短路。

说明：　以上故障原因仅供参考。