MLXB型变频谐振装置

一、 概述

各种大型电力变压器、电力电缆、汽轮及水轮发电机及其它容性设备的交流耐压试验都必须严格按试验规程定期进行。在工频条件下，由于被试品电容量较大，或者试验电压要求较高，对试验装置的电源容量相应的也有较高的要求，传统的工频耐压装置往往单件体积大，重量重，不便于现场搬运，而且不便于任意组合，灵活性较差。目前，比较流行的手段是采用谐振的方法进行耐压试验。 本谐振试验装置是针对电力变压器、电力电缆、汽轮及水轮发电机的交流耐压试验需要而设计的。本谐振试验装置采用调整频率的方式来完成谐振，可方便、准确的找到谐振点。系统的品质因数可以达到20～80，系统轻巧简便，可任意组合。本谐振试验装置采用了多重保护措施，使得试验方便、安全可靠。谐振回路固有的滤波效应使得系统输出的试验电压波形完全满足试验规程的要求。 MLXB型变频谐振试验装置采用多级叠加的方式，多台电抗器可并联、串联使用，分压器既用来测量试验电压，也可以作为小电容量试品的补偿电容，使得谐振频率可以在30～300Hz范围内完成多种电力设备的交流耐压试验。 我公司的谐振电抗器，有可调和固定两种形式，在对一些特定的产品试验时（例如发电机），适当调节电抗器的电感量，使其在50Hz的条件下，基本上满足谐振条件，再适当调整频率，可以在50Hz±10%频率范围内达到理想的谐振条件，保证了设备具有多种用途，真正做到了一机多用。 因此，本装置具备单件体积小、重量轻、任意组合、便于现场搬运。因此，它是现场各种高压设备交流耐压试验的最理想选择。

二、工作原理

串联谐振试验装置的工作原理接线如图１所示，交流380V工频电源，经调频控制单元输出频率、幅值可调的调频电源，送入励磁变压器，升压至0～10kV，经谐振电抗器L和被试品C_X，构成高压谐振主电路，当频率满足谐振条件（ωL=1/ωC）时，电路即达到谐振状态。此时装置能在较小的励磁电压Ue下，在被试品C_X上产生几十倍于Ue的电压U_X。回路谐振后，输出的电压波形为纯正弦波，系统的频率取决于回路的L-C参数。其中电抗器的电抗值在大多数情况下是固定的，可以根据被试品的电容量大小来调节试验频率的高低，从而满足与被试品的准确匹配，使得系统达到最佳的谐振状态。 图　１

三、产品优点

1. 所需电源容量大大减小。TPXZ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。所以，串联谐振能有效地找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。 5. 不会出现任何恢复过电压。被试品发生击穿闪络时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧立刻熄灭，装置的保护回路动作，切断输出。

四、技术指标

1、总体技术规范 l 输出试验电压： 0～1000kV 交流有效值 l 输出试验电流： 1～10A 交流有效值 l 输出频率： 30～300Hz l 谐振电压波形： 正弦波，波形畸变率：<1% l 被试品种类： 　 各种电力变压器、电力电缆、发电机、GIS等设备。 l 工作制： 满功率输出下，连续工作时间30分钟 l 品质因数： 20～80，视不同的负载条件而不同 l 输入工作电源： 三相380V，50Hz. l 环境温度： 0℃～+40℃ l 相对湿度： <95%RH，无凝露 l 海拔高度： 2000m以下 整套试验设备可根据被试品电容量的不同，确定由单个或多个谐振电抗器串、并联使用。 2、主要部件的技术规范 （1）变频控制单元 l 输入工作电源： 380V、 50Hz，电流5～250A l 输出电压和电流：0～400V，电流5～250A l 输出频率： 30～300Hz， l 频率调节细度：0.1Hz l 最大输出功率：5～100kVA （2）励磁变压器 l 输入工作电源：400V 电流5～250A l 输出电压和电流：0～10kV，电流1～10A l 额定容量：5～100kVA （3）谐振电抗器：（每台谐振器的技术规范） l 单台电抗器额定工作电压：20kV、40kV、60kV（有效值） l 单台额定工作电流：1～10A（有效值） （4）电容分压器 l 工作方式： 纯电容式 l 额定电压： 20kV、60kV、100kV、200kV、500kV、1000kV有效值 l 工作频率： 30～300Hz l 测量误差： <1% l 电容： 1000pF±5% l 分压器低压臂电压： 100V

五、操作面板说明

图　2 l 电源开关：负责计算机部分的电源供给。 l 电源指示：总电源上电指示，空气开关合上时点亮。 l 故障复位：负载失谐、变频源过热以及其它保护动作后的故障复位。 l 紧急停止：发生紧急情况的应急中断按键。 l 分压器接口：用于接入分压器低压臂，最大电压100V，输入阻抗10M。 l 接地端子：用于系统安全接地。 l 液晶显示器：用于系统各参数、波形、菜单等的显示。

六、 试验接线布置

1、现场试验接线布置 现场试验接线布置原理示意图如图1所示。 　 按照箱体上的标识分别接好电源输入线缆、变频输出线缆、地线、高压采集线缆，变频输出线缆的另一端接励磁变压器的输入端（0～400V）, 高压采集线缆的另一端接分压器、地线要可靠接地。 　励磁变压器有0～400V电源输入端，不分极性，箱体接地端和高压尾端要可靠接地。 　　电抗器的低端（下端）的端子接励磁变压器的高压输出端，高端（上端）的端子接下一台电抗器的下端，串联连接，上端有铜连接头的电抗器为最上端，连接均压球。 　　试品和分压器的尾端要可靠接地。分压器高端接试品高端，即试品高端、分压器高端和电抗器高端要并接到一块。所有的连线要可靠并要尽量的短。高压连接线要考虑和周围的绝缘距离。分压器一定要接入系统并保证接触良好，否则，系统将没有高压端的电压显示、失去保护功能。 2、布置试验接地线的注意事项 由于被试品的电容量较大，试验电压较高，若在试验时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，在接地线布置方面还应注意采取下列保护措施： l 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。 l 采用一点接地式试验接地线组。特别注意试验接地线应尽可能的短，不要任意延长接地线长度。 l 试验时操作人员除接触操作按键、旋钮外，不要触及控制箱金属外壳，否则在高压侧击穿或放电时，可能有轻微的刺痛感。有条件时，建议操作人员站在橡胶绝缘垫上工作。

七、操作说明

（一）准备工作 1. 布置试验设备，检查设备的完好性，确认联接被试品的导线有无破损、断路和短路等现象。接线及检查的过程中确认空气开关处于断开的状态。 2. 按图1所示联接各部件，各接地点应一点接地。 3. 连接三相电源线到系统电源输入接线柱，在确认接线无误的情况下打开空气开关，打开面板电源开关。 （二）基本操作 开机后，液晶的显示界面如图3所示。 点击“设置”， 液晶的显示界面如图4所示。 　　　　　　　　　　　　　　　图4 1. 试验频率：选择自动调谐时的频率区间，自动调谐时在此区间内扫频。 2. 输出电压：设置调谐时输出电压的初此值。 3. 试验电压：设置试验电压的最高值。 4. 报警电压：设置试验电压的极限值，电压超过时自动终止试验。 5. 报警电流：设置输出电流的最高值。 6. 运行时间：设置试验电压的加压时间 7. 电压比：用于设置分压器的分压比。 8. 确认：设置值以及移动需要设置的位置。 9. 1～0：数字键，选择需要设置的数值。 10. 020.00位置：按数字时显示需要值。 11. 退格：改变设置位数。 12. 返回：设置完成后返回到图3界面。 （三）试验操作 1、自动试验： 各项设置完成，选择自动，进入图5界面，点击“启动”，则自动进行调频、升压、计时、降压、切断输出。