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YD2000 变频串并联谐振成套装置
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- YD2000
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上海来扬电气科技有限公司主要从事高压检测试验设备、电力自动化设备、微机继电保护测试系统、变电站在线检测设备等诸多电力检测产品研发、生产与销售。产品品种多、规格全、技术*，得到行业内的诸多好评。
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上海来扬电气科技有限公司常年致力于新技术和新产品的研制与开发，不断将较早技术用于产品改进和新品开发上。在设计和制造上始终追求产品的高安全性、高可靠性、高品质质量性。
上海来扬电气科技有限公司一贯奉行诚信务实的精神，不断努力，开拓进取，视电力检测为己任。以科技求发展，以质量求生存，以服务求信誉，以管理求效益，为客户和社会提供*良的服务。
公司理念：远见卓识、超越创新！
信誉宗旨：品质磐如石，承诺硬如金！
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上海来扬电气科技有限公司自主生产有如下产品
0.1HZ超低频耐压试验装置;变频串并联谐振耐压试验装置，无局放试验变压器，交流耐压试验变压器;高压电抗器;大电流发生器;干式试验变压器;直流高压发生器;发电机通水直流高压发生器;变频介质损耗测试仪;回路电阻测试仪;直流电阻测试仪;全自动变比测试仪；氧化锌避雷器测试仪;互感器综合校验仪;变频大地网接地阻抗测试仪;大型地网接地阻抗测试仪；高压开关动特性测试仪;变压器油微量水分测试仪、油酸值测试仪、油色谱分析仪、油粘稠度测试仪、油燃点测试仪、SF6气体微量水分测试仪、SF6气体密度继电器校验仪、精密露点仪（微水仪）、电缆故障测试仪、交流采样变送器校验装置、矿用杂散电流测试仪、蓄电池容量恒流放电测试仪、感应式轴承加热器、真空度测试仪;微机继电保护测试仪;（工频、变频）介质损耗测试仪;绝缘油介电强度测试仪;多功能真空滤油机;变压器有载开关测试仪;高压无线核相仪;变压器电参数测试仪; 三倍频电源发生器；多倍频电源发生器；变压器容量测试仪、变压器变比组别测试仪、发动机交流阻抗测试仪、高压断路器机械特性测试仪;模拟断路器校验仪;伏安特性测试仪;绝缘电阻测试仪;数字式高压兆欧表;接地电阻测试仪;三相相序表;三相电能表现场校验仪、三相相位伏安表、防雷原件测试仪、绝缘板绝缘制品、变频法工频线路参数测试仪、三相电容电感测试仪、电容电桥测试仪、无线高压变比测试仪、高压验电器、高压放电棒、SF6气体泄漏监控报警系统、高压电缆在线监测系统、微机消谐装置、容性设备介质损耗带电测试系统、漏电保护器测试仪、漏电流监控记录仪、母线槽、滑触线、电热管其他工控系统及装备。
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详细信息
一.YD2000变频串并联谐振成套装置主要功能及技术特点
*由公司自主研发，采用了基于DSP平台技术的SPWM控制，集调压、调频、控制及保护于一身，输出波形失真小，频率稳定，具有良好的过流、过压、过热、放电保护等功能，可广泛适用于发电机、电力变压器、GIS、交联高压电缆、高压开关、互感器等电力设备的交流耐压试验。
1．具有过压、过流、零位启动、系统失谐（闪络）等保护功能，过压过流保护值可以根据用户需要进行整定。
2．整个装置单件重量很轻，便于现场使用。
3．具有自动和手动两种工作模式，方便用户根据现场情况灵活选择，提高试验速度。手动模式可使用电位器进行升压，使用尤其方便。
4．能存储和异地打印数据。
5．采用工业触摸屏进行控制，人机界面好，操作方便，触摸屏可显示扫频曲线，方便使用者直观了解是否找到谐振点。
二.YD2000变频串并联谐振成套装置系统整体技术指标
1．工作温度：-10℃～45℃；
2．工作湿度：≤85%；
3．海拔：≤1000m；
4．供电电源电压：三相AC380V±10%(或单相AC220V±10%)，50Hz；
注：当实际输出电流大于15A时，建议使用三相AC380V电源供电
5．电源大功率：10kW(三相AC380V电源供电时)；
6．大试验容量：300kVA；
7．工作频率范围：20~300Hz；
8．调频步进频率：0.1Hz；
9．调频不稳定度：<0.05%；
10．谐振电压波形：正弦波，畸变率<1%；
11．系统测量精度：1.0级；
三、YD2000主要相关标准
1.《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》 GB50150-2006
2.《高压谐振试验装置》 DL/T 849.6-2004
3.《高压试验装置通用技术条件 第2部分：工频高压试验装置》 DL/T848.1-2
4.《电力设备预防性试验规程》 DL/T T596.6-1996
5.《电抗器》 GB10229.88
6.《耦合电容器和电容分压器》 IEC358(1990)
四、YD2000应用范围
配置主要针对6~35kV交联电缆的交流耐压试验以及实际试验电压低于300kV的其它电力高压设备如发电机、变压器、GIS、开关、母线、套管、互感器等的交流耐压试验。
五、YD2000设备组成
主要由变频控制电源、励磁变压器、电抗器、电容分压器和补偿电容器组成。各部件分别介绍如下：
5.1变频控制电源
输入电压：三相AC380V或单相AC220V±10% 50Hz
大功率：10kW
输出电压频率：20～300Hz连续可调
频率步进：0.1Hz步进可调
输出波形：正弦波
频率不稳定度：≤0.05%
额定工作电流：25A
5.2励磁变压器
励磁变压器为单相干式自冷，它的主要作用是将变频电源输出的正弦波电压升压到合适的试验电压值，一般励磁变压器有多个绕组，配合电抗器使用，可满足不同电压等级、不同容量的试验要求，励磁变压器的容量与变频电源相同。
5.3电抗器
电抗器采用干式结构，可单独或任意串联、并联使用，环氧树脂绝缘筒外壳。
电抗器并联，增加电流容量，电感减小；电抗器串联，增加电压耐压等级，电感增加。实际应用时，可根据实际情况进行串、并联，以满足试验电压、电流的需要。
5.4电容分压器
环氧筒外壳，用来测量被试品(电力电缆或其它)的试验电压。
电容分压器是高电压测试设备，内部一般由两个电容C1、C2串联而成， 如图它将高电压降为几十伏的低电压输出，供测量和保护使用，如不考虑寄生电感的影响，分压比 N与频率无关，由C1、C2的电容量决定。
5.5补偿电容器
补偿电容是在小容量试品（如短电缆、变压器、GIS等）试验时，把它和试品并联，将谐振频率控制在一定的范围内（如45~65Hz），使用时，应注意电容的耐压，可选配。
5.6附件
变频电源主控器配备有引线和插头与其他设备进行连接，包括与电源的动力引线，与励磁变压器的低压引线，与分压器的测量引线，接地引线等。
5.7单套设备详细供货清单一览表：
序号 | 部件名称 | 型号规格 | 单位 | 数量 |
1 | 变频控制电源 |
| 台 | 1 |
2 | 励磁变压器 |
| 台 | 1 |
3 | 电抗器 |
| 台 | 若干 |
4 | 电容分压器 |
| 台 | 1 |
5 | 补偿电容器 |
| 台 | 选配 |
6 | 装置附件（电源线、各部分连接线） | 套 | 1 | |
六、串联谐振原理
如图右图所示，电感L与电容C串联构成串联谐振回路，R为整个回路的等效电阻。当在回路中施加一个交流电压时：
回路的感抗： 
谐振原理图
回路的容抗： 
回路总阻抗：
当改变回路参数或电源频率，使感抗和容抗相等时，施加于电感上的电压UL和电容上的电压UC大小相等，方向相反，相互抵消，整个回路呈阻性，阻抗为小值Z = R，回路电流为大值，电容上的电压为大值，此时称为串联谐振状态。
当回路处于谐振状态时，
回路电流： 
(2-1)
电源功率： 
(2-2)
谐振频率： 
(2-3)
回路品质因素： 
(2-4)
电容上的电压： 
(2-5)
电感上的电压： 
(2-6)
电容上的功率： 
(2-7)
根据上述分析，可以得出以下几点结论：
1.串联回路的谐振条件为
；
对于不同的试品电容C，调节频率f或电感L均可以使回路谐振，前者称为变频谐振系统，后者称为调感式谐振系统。
2.由式（2-5）可知，谐振时试品电容上的电压UC等于电源输入电压U的Q倍。在工程应用中，品质因素主要由电抗器决定，约等于电抗器的感抗与直流电阻之比，一般为20~120之间，因此可以用低压电源通过谐振在试品上获得高电压。
3.由式（2-7）可知，谐振时试品电容上所产生的容量是电源提供容量的Q倍。因此可以用低容量的电源通过谐振，在试品上产生大的试验容量。其中Q为回路的品质因素。
七、现场试验的频率与容量计算
在现场试验之前，应根据不同的试验对象、规程要求和计算结果，预先确定本次试验的方案与需要携带的变频控制电源、电抗器、分压器等试验设备的规格与数量。下面将以6~35kV电缆变频串联谐振耐压试验为例，对现场试验的频率与容量如何确定与计算示例如下：
7.1串谐谐振耐压试验要考虑的因素
1．谐振频率控制范围
2．试验电缆长度（主要确定试品的电容量）
3．试验电压
4．单节电抗器的绝缘耐压、电感量、大工作电流
5．变频控制电源与励磁变压器功率
6．补偿电容的电压等级与容量
其中，谐振频率控制范围、试品的电容量与试验电压在试验之前需要明确。需要通过计算明确的有：电抗器的规格与数量、变频电源与励磁变压器容量。
7.2电抗器串联节数
电抗器是否需要串联，首先应考虑试验电压，通常单节电抗器的额定电压在18~26KV，电感量一般在20~100H左右。对10kV电缆一般用单节或单节并联即可满足要求。而对35kV电缆则需要考虑采用2节或3节电抗器串联，或者2节或3节电抗器串联后再并联。
7.3谐振频率
对于长电缆尤其是截面积较大的长电缆，由于其电容量较大，根据谐振频率公式
，会出现谐振频率低于下限频率的情况。此时应设法减小电感量，采用的方法是电抗器并联。
对于短电缆尤其是截面积较小的短电缆，由于其电容量较小，根据谐振频率公式
，会出现谐振频率高于上限频率的情况，此时应设法增大电感量。采用的方法是电抗器串联，电抗器串联后会减小试验回路电流，减小变频控制器与励磁变压器的功率。对于更短的电缆（如50m左右），则可考虑采用并联补偿电容方法来降低谐振频率。
7.4变频控制电源与励磁变压器容量
试品上试验功率由变频控制器通过励磁变压器提供，由于谐振放大作用，变频控制器与励磁变压器输出的功率只需试品上试验功率的1/Q倍。尽管如此，当被试电缆长度较长时，要求变频控制器与励磁变压器输出功率仍比较高。通常情况下10kVA的输出容量可满足绝大部分6~35KV电缆试验要求。
7.5计算实例
例1：某交接试验，有一条YJV 8.7/10kV、截面积为300mm2、长度为1km的电缆，要求试验频率控制在45~65Hz。单节电抗器规格为：额定电压18kV，额定工作电流1.2A，电感量55H。
根据交联电缆试验规程，该等级电缆的试验电压为2U0，即17.4kV；查表得知该型号电缆1km的电容量为0.37uf ，电抗器只要选择单节不小于18KV的额定电压即可。
计算谐振频率： 
此时谐振频率已低于下限频率45Hz，因此可采用2节电抗器并联以减小电感量，并联后的电感量为27.5H，此时谐振频率为：
，该谐振频率符合控制要求。
此时回路的谐振电流为：
两只电抗器并联后的额定电流为2.4A，谐振电流为2.02A符合要求。
试品上的视在功率：
若Q值取30，变频控制电源与励磁变压器有效输出功率：
例2：某交接试验，有一条YJV 26/35kV、截面积为185mm2、长度为1km的电缆，要求试验频率控制在30~75Hz。单节电抗器规格为：额定电压18kV，额定工作电流2.0A，电感量55H。
根据交联电缆试验规程，该等级电缆的试验电压为2U0，即52kV，根据试验电压值，电抗器必须要3个单节串联（165H）；查表得知该型号电缆1km的电容量为0.163uf。
计算谐振频率：
符合控制要求。
此时回路的谐振电流为：
试品上的视在功率：
若Q值取30，变频控制电源与励磁变压器有效输出功率：
