一.YD2000變頻串并聯諧振成套裝置主要功能及技術特點

*由公司自主研發，采用了基于DSP平臺技術的SPWM控制，集調壓、調頻、控制及保護于一身，輸出波形失真小，頻率穩定，具有良好的過流、過壓、過熱、放電保護等功能，可廣泛適用于發電機、電力變壓器、GIS、交聯高壓電纜、高壓開關、互感器等電力設備的交流耐壓試驗。

1．具有過壓、過流、零位啟動、系統失諧（閃絡）等保護功能，過壓過流保護值可以根據用戶需要進行整定。

2．整個裝置單件重量很輕，便于現場使用。

3．具有自動和手動兩種工作模式，方便用戶根據現場情況靈活選擇，提高試驗速度。手動模式可使用電位器進行升壓，使用尤其方便。

4．能存儲和異地打印數據。

5．采用工業觸摸屏進行控制，人機界面好，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。

二.YD2000變頻串并聯諧振成套裝置系統整體技術指標

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：當實際輸出電流大于15A時，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)；

6．大試驗容量：300kVA；

7．工作頻率范圍：20~300Hz；

8．調頻步進頻率：0.1Hz；

9．調頻不穩定度：<0.05%；

10．諧振電壓波形：正弦波，畸變率<1%；

11．系統測量精度：1.0級；

三、YD2000主要相關標準

1.《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》                 GB50150-2006

2.《高壓諧振試驗裝置》                                               DL/T 849.6-2004

3.《高壓試驗裝置通用技術條件 第2部分：工頻高壓試驗裝置》  DL/T848.1-2

4.《電力設備預防性試驗規程》                               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應用范圍

配置主要針對6~35kV交聯電纜的交流耐壓試驗以及實際試驗電壓低于300kV的其它電力高壓設備如發電機、變壓器、GIS、開關、母線、套管、互感器等的交流耐壓試驗。

五、YD2000設備組成

主要由變頻控制電源、勵磁變壓器、電抗器、電容分壓器和補償電容器組成。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連續可調

頻率步進：0.1Hz步進可調

輸出波形：正弦波

頻率不穩定度：≤0.05%

額定工作電流：25A

5.2勵磁變壓器

勵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電壓值，一般勵磁變壓器有多個繞組，配合電抗器使用，可滿足不同電壓等級、不同容量的試驗要求，勵磁變壓器的容量與變頻電源相同。

5.3電抗器

電抗器采用干式結構，可單獨或任意串聯、并聯使用，環氧樹脂絕緣筒外殼。

電抗器并聯，增加電流容量，電感減小；電抗器串聯，增加電壓耐壓等級，電感增加。實際應用時，可根據實際情況進行串、并聯，以滿足試驗電壓、電流的需要。

5.4電容分壓器

環氧筒外殼，用來測量被試品(電力電纜或其它)的試驗電壓。

電容分壓器是高電壓測試設備，內部一般由兩個電容C1、C2串聯而成， 如圖它將高電壓降為幾十伏的低電壓輸出，供測量和保護使用，如不考慮寄生電感的影響，分壓比 N與頻率無關，由C1、C2的電容量決定。

5.5補償電容器

補償電容是在小容量試品（如短電纜、變壓器、GIS等）試驗時，把它和試品并聯，將諧振頻率控制在一定的范圍內（如45~65Hz），使用時，應注意電容的耐壓，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備進行連接，包括與電源的動力引線，與勵磁變壓器的低壓引線，與分壓器的測量引線，接地引線等。

5.7單套設備詳細供貨清單一覽表：

六、串聯諧振原理

如圖右圖所示，電感L與電容C串聯構成串聯諧振回路，R為整個回路的等效電阻。當在回路中施加一個交流電壓時：

    回路的感抗：                                  

  諧振原理圖   

回路的容抗：              回路總阻抗：                                                         

當改變回路參數或電源頻率，使感抗和容抗相等時，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，此時稱為串聯諧振狀態。

當回路處于諧振狀態時，

回路電流：                                             (2-1)

電源功率：                                             (2-2)

諧振頻率：                                              (2-3)

回路品質因素：                                        (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)

根據上述分析，可以得出以下幾點結論：

1.串聯回路的諧振條件為；

對于不同的試品電容C，調節頻率f或電感L均可以使回路諧振，前者稱為變頻諧振系統，后者稱為調感式諧振系統。

2.由式（2-5）可知，諧振時試品電容上的電壓U_C等于電源輸入電壓U的Q倍。在工程應用中，品質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，諧振時試品電容上所產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，在試品上產生大的試驗容量。其中Q為回路的品質因素。

七、現場試驗的頻率與容量計算

在現場試驗之前，應根據不同的試驗對象、規程要求和計算結果，預先確定本次試驗的方案與需要攜帶的變頻控制電源、電抗器、分壓器等試驗設備的規格與數量。下面將以6~35kV電纜變頻串聯諧振耐壓試驗為例，對現場試驗的頻率與容量如何確定與計算示例如下：

7.1串諧諧振耐壓試驗要考慮的因素

1．諧振頻率控制范圍

2．試驗電纜長度（主要確定試品的電容量）

3．試驗電壓

4．單節電抗器的絕緣耐壓、電感量、大工作電流

5．變頻控制電源與勵磁變壓器功率

6．補償電容的電壓等級與容量

其中，諧振頻率控制范圍、試品的電容量與試驗電壓在試驗之前需要明確。需要通過計算明確的有：電抗器的規格與數量、變頻電源與勵磁變壓器容量。

7.2電抗器串聯節數

電抗器是否需要串聯，首先應考慮試驗電壓，通常單節電抗器的額定電壓在18~26KV，電感量一般在20~100H左右。對10kV電纜一般用單節或單節并聯即可滿足要求。而對35kV電纜則需要考慮采用2節或3節電抗器串聯，或者2節或3節電抗器串聯后再并聯。

7.3諧振頻率

對于長電纜尤其是截面積較大的長電纜，由于其電容量較大，根據諧振頻率公式，會出現諧振頻率低于下限頻率的情況。此時應設法減小電感量，采用的方法是電抗器并聯。

對于短電纜尤其是截面積較小的短電纜，由于其電容量較小，根據諧振頻率公式，會出現諧振頻率高于上限頻率的情況，此時應設法增大電感量。采用的方法是電抗器串聯，電抗器串聯后會減小試驗回路電流，減小變頻控制器與勵磁變壓器的功率。對于更短的電纜（如50m左右），則可考慮采用并聯補償電容方法來降低諧振頻率。

7.4變頻控制電源與勵磁變壓器容量

試品上試驗功率由變頻控制器通過勵磁變壓器提供，由于諧振放大作用，變頻控制器與勵磁變壓器輸出的功率只需試品上試驗功率的1/Q倍。盡管如此，當被試電纜長度較長時，要求變頻控制器與勵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電纜試驗要求。

7.5計算實例

例1：某交接試驗，有一條YJV 8.7/10kV、截面積為300mm2、長度為1km的電纜，要求試驗頻率控制在45~65Hz。單節電抗器規格為：額定電壓18kV，額定工作電流1.2A，電感量55H。

根據交聯電纜試驗規程，該等級電纜的試驗電壓為2U0，即17.4kV；查表得知該型號電纜1km的電容量為0.37uf ，電抗器只要選擇單節不小于18KV的額定電壓即可。

計算諧振頻率：  

此時諧振頻率已低于下限頻率45Hz，因此可采用2節電抗器并聯以減小電感量，并聯后的電感量為27.5H，此時諧振頻率為：

，該諧振頻率符合控制要求。

此時回路的諧振電流為：

兩只電抗器并聯后的額定電流為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，變頻控制電源與勵磁變壓器有效輸出功率：

例2：某交接試驗，有一條YJV 26/35kV、截面積為185mm2、長度為1km的電纜，要求試驗頻率控制在30~75Hz。單節電抗器規格為：額定電壓18kV，額定工作電流2.0A，電感量55H。

根據交聯電纜試驗規程，該等級電纜的試驗電壓為2U0，即52kV，根據試驗電壓值，電抗器必須要3個單節串聯（165H）；查表得知該型號電纜1km的電容量為0.163uf。

計算諧振頻率：

符合控制要求。

此時回路的諧振電流為：

試品上的視在功率：

若Q值取30，變頻控制電源與勵磁變壓器有效輸出功率：