变频串联谐振的工程运用剖析

产品简介

中试控股变频串联谐振实验成套设备

该设备首要用于以下方面：

　　1、6kV-500kV高压交联电缆的交流耐压实验

　　2、各种发电机的交流耐压实验

　　3、10-500kV开关柜，GIS和SF6开关的交流耐压实验

　　4、6kV-500kV变压器的工频耐压实验 

　　5、其它电力高压设备如母线，套管，互感器的交流耐压实验。

　　该中试控股成套设备由变频电源、励磁变压器、电抗器、分压器组成。

　　特色：

　　1) 内部由嵌入式触摸屏操控,操作功用得到优化,操作简略

　　2) 主动扫频,寻找谐振点.频率规模20-300Hz,可手动设置扫频规模,扫频最大耗时3分钟(全频扫). 频率分辨率0.1Hz

　　3) 主动实验,用户可设置实验程序,体系主动按设置的程序完结实验进程

　　4) 主动实验时,主动盯梢体系的谐振状况,当谐振状况发生变化,超越设置的区域时,体系主动盯梢谐振点.在全部进程中保证体系作业在最优出力状况，调频时制作频率电压曲线。

　　5) 耐压时主动盯梢电压,电压正常动摇时主动调整电压到目标电压,由用户根据实验状况进行操作

　　6) 全压输出保护：在调压进程中，严厉保证变频电源不会全电压输出

　　7) 软件经过严厉模仿运转查验，运转安全、安稳、可靠

　　8) 主动保留实验数据,数据查询功用,根据查询条件查询以往的实验数据；

　　9) 液晶显现屏可显现电源电压和电流；高压输出的频率、电压、电流

　　10) 保护功用：具有断电、过流、过压及闪络保护功用；

　　a) 过电压保护：可人工设定过电压保护值；当整套设备的输出电压到达保护整定值时，主动切除整套设备

　　b) 过电流保护：可人工设定过电流保护值；当整套设备的输出电流到达保护整定值时，主动切除整套设备

　　c) 击穿保护：具有放电或闪络保护功用，当高压侧发生对地闪络时，主动切除整套设备。不会对实验设备和人身形成损伤，变频电源内电子元件不会击穿

　　d) 断电保护：实验电源断电后，设备能迅速保护

　　11) 变频电源内部结构及其各元器件在经过正常的公路、铁路运输后，彼此方位不变，不损坏，紧固件不松动

    遵照电力仪器奉告实验需要，变压器、GIS体系、SF6断路器、电流互感器、电力电缆、套管的全部容性设备奉告时有必要符合交流耐压实验标准[1],那么让咱们一起来细谈细谈变频串联谐振在电力工程中的远景，运用传统的工频电压实验法进行容性仪器交流耐压实验时，升压实验变压器不易转移，而且现场大电流实验电源不容易获得。和传统实验办法相对来说，变频串联谐振具有输入电源容量小、设备分量轻，品质因数高，而且具有主动调谐、两层防护、组合办法活络优势[2]。

  由于中试控股串联谐振装置电源首要运用谐振电抗器和被试品电容谐振发生高电压和大电流的，实验电源仅仅供给体系有功的消耗，所以它所需电源功率仅具有实验容量的1/Q。一起，由于串联谐振实验不必大功率调压设备和工频实验变压器，谐振激磁电源仅要实验容量的1/Q，使得串联谐振体系分量和体积方案化的减少。不一样的是，谐振电源是谐振式滤波电路，其能优化输出电压波形，以至于躲避谐波峰值对试品的误击穿。但在串联谐振形式下，当试品绝缘缺陷被击穿时，电路当即脱谐，回路电流灵敏调整为正常实验电流的1/Q，所以他还能躲避大的短路电流对缺陷点的烧伤。

  2.中试控股串联谐振原理剖析

  电路谐振时阻抗值最小，当端口电压一守时，电路电流将抵达最大值，如图1(b)所示，且该值的巨细仅与电阻的阻值有关而与电感和电容无关。谐振时电感电压与电容电压数值相等、相位相反，为总电压的Q倍[4]，即。RLC串联电路的电流是电源频率的函数，

  在电阻、电感及电容所构成的串联电路中，当容抗与感抗相等时，电路中的电压与电流相位一样，电路呈现纯电阻性，此即为串联谐振[3]。当电路发生串联谐振时，电路的阻抗Z=R，此时回路总阻抗值最小，回路电流最大值。图1(a)所示为电感和电容元件串联构成的一端口网络，其等效阻抗，当发生谐振时，其端口电压与电流同相位，即，由此可推得谐振角频率和谐振频率分别为，。界说谐振时的感抗或容抗 为特性阻抗ρ，则特性阻抗ρ与电阻R的比值即为品质因数Q。串联谐振设备

  为了研讨电路参数对谐振特性的影响，一般选用通用谐振曲线，图2(b)所示为串联谐振电路的通用谐振曲线。通用谐振曲线的形状只与Q值有关，且曲线形状越尖利，电路的选频功用越好。幅值大于峰值的0.707倍所对应的频率方案为通带宽，理论推导可得，由该式可知通带宽与品质因数成反比。

  即，在电路的电感L、电容C和电源电压US不变的状况下，不一样的R值得到不一样的Q值，图2(a)所示为不一样Q值时的电流幅频特性曲线。

  3.变频串联谐振的工程运用剖析

  变频串联谐振实验进程中，励磁变的容量应大于有功功率P，并在励磁变最低输出电压满足实验需要的前提下尽量降低励磁变的变比，然后相应减小励磁变原边的输入电流。实验电源容量S=P+P1，其间P1为变频电源本身的损耗，由电源端输入电压为380V可得电源电流I1=。实验中电抗器的额定电压和电流也应大于实验电压和高压电流，当电抗器选用串并联以满足实验需要时，有必要计算每个电抗器上所承受的电压和电流不超限值。

  在现场实验中，一般选用16mm2以上的裸铜线接地，裸铜线其寄生电感在μH数量级，约0.1-1μH/m，直

  流电阻约0.1mΩ，假定接地线有曲折环绕景象，电感量可增加到10-1000μH/m。试品绝缘一般在交流电压的正峰值或负峰值被击穿，试品被击穿刹那间试品上的电压最高，击穿后试品上的电压跌落到零的时间一般在0.1-10μs之间，详细状况与击穿点的实习状况有关。从放电能量上看，即使放电时，试品的最小电容量只需0.002μF，实习实验时试品电容量远大于该值。如以放电时频率为100kHz、地线寄生电感为1μH、放电电流为1000A计算，地线的寄生感抗XL==0.628Ω，地线或许发生的过电压Ud=If XL=1000×0.628=628V。假定地线联接不标准，寄生电感就会增大很多，发生的过电压或许更大，可危及变频电源及人身安全。所以高压实验体系有必要一点可靠接地，分压器的接地址与大地的联接线应尽量短，接地线应粗、直、短，然后保证实验安全。

  变频串联谐振其谐振频率，其间L为电抗器的电感值，如有几个电抗器串并联运用应思考互感的影响;C为被试品及分压电容器的和，现场能够用电桥或介损仪进行实习丈量获得。高压电流I=2πfCU，由被试品的电气参数和出厂耐压实验值，可判定现场的耐压实验电压U;有功功率P=1.2(P0+PK)，其间P0为励磁变空载损耗，PK为电抗器额定有功损耗。

  为进行GIS导体对外壳交流耐压实验，实验前先用介损仪在该变#1主变220kV侧测得各相对地电容，并根据被试设备电容量计算所需电感以及实验电流及容量，各相对地电容量如表1所示。根据理论计算进行准备实验作业，现场实验实习谐振频率为73.8Hz，实验进程中未发生设备部件的闪络、放电，且实验前后试品绝缘无明显变化，设备顺畅经过交流耐压实验

  4.中试控股变频串联谐振在工程中的运用典范剖析

  以某变电站220kV GIS导体对外壳耐压实验为例，产品出厂实验电压导体对地为460kV，现场奉告实验电压值为出厂实验的80%，即368kV。实验设备选用变频式串联谐振耐压实验设备，实验按电气设备奉告实验标准和规程进行[1，5]。实验时GIS设备所有气室均充额定压力SF6气体且微水丈量合格，架空线、电力变压器、避雷器和保护空位与GIS隔脱离。导体对外壳耐压加压实验时，220kV GIS实验电压由#1主变220kV侧套管处施加，每次一相，别的两相与接地的外壳短接。

  5.结论

  因而咱们将中试控股变频串联谐振和交流工频耐压实验设备进行比照，然后得知其具有电源容量小、实验仪器易转移、输出电压波形好等优势，还能够有力度的躲避谐波峰值对试品的误击穿、一起也能躲避大的短路电流烧伤缺陷点。变频串联谐振原理、工程运用联系和现场实验充分证明，变频串联谐振在电力工程实验中具有出色的技术专长和庞大的市场需要。

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