《串聯(lián)諧振講義》PPT課件.ppt

串 聯(lián) 諧 振 講 義,淄博信易杰電氣有限公司 ,一、前言：,目前, 高壓電氣設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)多采用單臺(tái)高壓試驗(yàn)變壓器試驗(yàn)方法以及串級(jí)變壓器試驗(yàn)方法。但這兩種方法在試驗(yàn)中都存在這一些不足。單臺(tái)高壓試驗(yàn)變壓器試驗(yàn)方法存在著試驗(yàn)設(shè)備體積大，重量大，難于搬運(yùn)，試驗(yàn)電源容量不易滿足等缺點(diǎn)。串級(jí)變壓器試驗(yàn)方法，試驗(yàn)設(shè)備隨體積小、重量輕、便于搬運(yùn)，但又存在著容量不足，難以滿足變壓器、電纜、電動(dòng)機(jī)等大電容電氣設(shè)備試驗(yàn)需求的缺陷。都不能滿足主變、電力電纜等大容量設(shè)備的現(xiàn)場試驗(yàn)需求。鑒于此，工區(qū)新引進(jìn)了HDSR-F系列調(diào)頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備。,HDSR-f系列調(diào)頻式串聯(lián)諧振高壓試驗(yàn)設(shè)備，可對(duì)不同電壓等級(jí)、不同截面、不同長度電纜的交流耐壓試驗(yàn)，亦可用來對(duì)GIS、開關(guān)、互感器、電機(jī)、發(fā)電機(jī)定子繞組等設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。該設(shè)備具有重量輕、電源容量需求?。▋H為采用試驗(yàn)變壓器試驗(yàn)時(shí)所需電源容量的1/201/80）、電壓波形好、操作簡便、適宜現(xiàn)場使用等優(yōu)點(diǎn)。整套設(shè)備包括的主要部件有：變頻控制箱、諧振電抗器、勵(lì)磁變壓器及電容分壓器等。,二、工作原理,串聯(lián)諧振原理圖：,上圖可以把它簡單的替換成1個(gè)RLC串聯(lián)回路,當(dāng)RLC電路產(chǎn)生諧振時(shí)，XL=XC ，此時(shí)的諧振頻率為f= 1 / 2(LC),在C上將產(chǎn)生很高的電壓 UC=QUe 式中Ue為電源輸入電壓，Q是品質(zhì)因數(shù)。即在被試品上獲得的電壓是電源輸入電壓的Q倍。,XL=XC wL=1/wc w2=1/LC 2 f= 1/LC f= 1 / 2(LC),串聯(lián)諧振的優(yōu)點(diǎn)： 1品質(zhì)因素Q值愈高，所需電源容量愈小。 2諧振電抗器L與被試電纜Cx處于諧振狀態(tài)，此電路形成一個(gè)良好的濾波電路，故輸出電壓UCX為良好的正弦波形。 3被試電纜擊穿時(shí)，失去諧振條件，高壓電壓和低壓電流自動(dòng)減小，因此不會(huì)擴(kuò)大被試品的故障點(diǎn)。,三、設(shè)備熟悉,串聯(lián)諧振設(shè)備由5個(gè)部件組成，分別是電抗器、勵(lì)磁變、變頻控制箱、分壓器、負(fù)載補(bǔ)償電容器。,1. 電抗器,高壓端連接至被試品試驗(yàn)端及分壓器高壓端。 低壓端與勵(lì)磁變壓器輸出高端相連。 當(dāng)試驗(yàn)電壓高于電抗器額定工作電壓時(shí)，應(yīng)采用多個(gè)電抗器串聯(lián)使用，處于高電位的電抗器其底部應(yīng)加專配絕緣底座！ 當(dāng)試驗(yàn)電流大于電抗器額定工作電流時(shí)，應(yīng)采用多個(gè)電抗器并聯(lián)使用。,1.1牢記銘牌標(biāo)稱 F-DK52/26 額定電壓：26kv 額定電流：2.0A 工時(shí)制：滿載連續(xù)工作60分鐘 額定電感量: 64.6H 工作頻率：32300Hz 最大負(fù)載382nf 上述的銘牌標(biāo)稱即為此電抗器的極限值。超過極限將可能造成人身及設(shè)備事故。,1.2使用注意事項(xiàng) a.電抗器放置必須與周圍物件保持一定安全距離。 b.電抗器放置過程中嚴(yán)禁放置在鐵板上，因?yàn)榉胖迷阼F板上將產(chǎn)生渦流，影響諧振試驗(yàn)。 c.電抗器串聯(lián)平鋪放置式使用時(shí)，第1節(jié)電抗器可直接放置在地上（輸入電壓低通常才幾千伏，并且隨設(shè)備配置了可拖地的高壓引線不存在高壓危險(xiǎn)），第2節(jié)電抗器必須在底部放置轉(zhuǎn)配絕緣筒。因?yàn)榇藭r(shí)在第2節(jié)電抗器的低壓端將產(chǎn)生第1節(jié)電抗器高壓端輸出的電壓，根據(jù)電抗器型號(hào)不同，變頻電源輸出電壓不同產(chǎn)生的高壓通常都在幾萬伏。,1.變頻輸入插座采用兩芯快速連接插頭，與機(jī)箱變頻輸出端相連接。額定輸入電壓0450V。 2. 次級(jí)繞組，紅色接線柱A為輸出，連接電抗器低壓端；上紅色接線柱所對(duì)應(yīng)下黑色接線柱為一個(gè)繞組，紅色接線柱為繞組頭，黑色接線柱為繞組尾。 輸出端分三種連接方式： A）并聯(lián)：額定輸出電壓01.35kV B）混聯(lián)（即次繞組2并2串）：額定輸出電壓02.70kV。 C）串聯(lián)：額定輸出電壓05.40kV 3.電流取樣輸出插座用于測量高壓電流 4.接地接線柱E勵(lì)磁變輸出低端，用專配接地線組接大地。,4,2.勵(lì)磁變壓器,兩臺(tái)勵(lì)磁變壓器系相同型號(hào)，可以單獨(dú)或并聯(lián)使用。 若要將勵(lì)磁變壓器并聯(lián)，各自的次級(jí)繞組仍應(yīng)接法相同，有且僅有接地的那臺(tái)勵(lì)磁變壓器可接電流取樣線，其余勵(lì)磁變壓器尾部相連，如圖所示。 勵(lì)磁變壓器電流取樣時(shí)，多臺(tái)勵(lì)磁變壓器務(wù)必放置于絕緣體上（如放在金屬板上，會(huì)出現(xiàn)分流，讀數(shù)偏?。?注意：試驗(yàn)接線時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分副邊繞組的輸出端與接地端，請(qǐng)依據(jù)面板 提示接線！,3. 變頻控制箱,1.多功能LCD顯示器 2.指針電流表 3.指針電壓表 4.過壓整定撥盤開關(guān) 5.功能旋鈕 6.調(diào)頻旋鈕 7. 調(diào)壓旋鈕 8 RS-232接口. 9.紅色帶燈按鈕 10. 綠色帶燈按鈕 11. 電源開關(guān) 12.電源輸入插座 13. 變頻輸出插座 14. 電流取樣輸入插座 15. 高壓取樣輸入插座 16. 接地端子,4電容分壓器,高壓端與被試品高壓端（或電抗器高壓端）相連。 測量輸出插座采用專配的測量電纜與控制箱電壓測量輸入端連接。 接地端子采用專配接地線按接線圖指示接地。 分壓器與控制箱為專配專用，不得與其它設(shè)備換用。,5. 負(fù)載補(bǔ)償電容器,1高壓端額定電壓較高，但對(duì)地端電容量較小。 2接地端用專配接地線組接地。 當(dāng)被試品電容量較?。ㄈ缭囼?yàn)電纜較短）時(shí)，在試品兩端并聯(lián)此負(fù)載補(bǔ)償電容器，使諧振頻率在允許的范圍內(nèi)。單獨(dú)使用此補(bǔ)償電容器即可使系統(tǒng)諧振升壓，用于檢驗(yàn)設(shè)備的完好與否或?qū)υ囼?yàn)人員進(jìn)行操作培訓(xùn)。,注：嚴(yán)禁超過額定電壓使用!,四、試驗(yàn)接線,電抗器并聯(lián),1.電抗器的連接方式：,電抗器串聯(lián),串聯(lián)諧振設(shè)備主要運(yùn)用于被試品主絕緣耐壓。其中根據(jù)兩種不同形式的試驗(yàn)，對(duì)電抗器的配置要求也不相同。 對(duì)于頻率沒有特殊要求的試驗(yàn) 如：電纜試驗(yàn) 、高壓開關(guān) 、隔離刀閘、GIS組合電器等。 配置步驟： a根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)選擇試驗(yàn)電壓，并根據(jù)試驗(yàn)電壓考慮電抗器的組配。 如：0.5公里規(guī)格為8.7/10kv 95 mm2電纜試驗(yàn) 10KV電纜交流耐壓試驗(yàn)電壓為2.5U0=2.5*8.7=21.75kv F-DK18/2.8電抗器額定電壓為18KV，單臺(tái)不能滿足21.75KV，就需要此型號(hào)兩臺(tái)電抗器串聯(lián)使用。2*18KV=36kv21.75kv b.估算或者通過儀器測量被試品的電容量，根據(jù)電容量選擇電抗器組配,電抗器的組配,例：0.5公里規(guī)格為8.7/10kv 95 mm2電纜 估算電容量0.5*0.24=0.12f 型號(hào)為 F-DK18/2.8電抗器最大負(fù)載為0.55f。 0.55f0.12f 所以單臺(tái)電抗器就可滿足要求。但是根據(jù)第1步電壓要求,需要2臺(tái)電抗器串聯(lián)使用。那么兩臺(tái)電抗器串聯(lián)后，最大負(fù)載量將減小1半即0.55/2=0.275f0.12f。 c.頻率核算 根據(jù)公式f=2(LC) /1計(jì)算頻率是否超出試驗(yàn)要求。 例：根據(jù)上兩步配置需要2個(gè)電抗器串聯(lián)使用 則L=2*45H=90H Cx=0.12f Cb=250Pf（分壓器電容量與被試品相比極小時(shí)可忽略） f=48.45Hz45Hz 結(jié)論：0.5公里規(guī)格為8.7/10kv 95 mm2電纜試驗(yàn)可以用2臺(tái)型號(hào)為 F-DK18/2.8的電抗器串聯(lián)組合進(jìn)行試驗(yàn)。,對(duì)于頻率有特殊要求的試驗(yàn)（工頻耐壓試驗(yàn)） 如：發(fā)電機(jī)、變壓器、高壓電機(jī)等 a. 根據(jù)測出的被試品電容量，通過求感公式L=1/(2f)2C 計(jì)算所需電感量。 例; 6kv發(fā)電機(jī)的對(duì)地電容量為0.2f，要求試驗(yàn)頻率502Hz 則L=1/(2f)2C=50.71H b. 根據(jù)已知電抗器電感量組合。 例; 型號(hào)為F-DK18/2.8電抗器的額定電感量: 23H，用2臺(tái)串聯(lián)使用L=2*23=46H和50.71H比較接近。 c. 根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)電壓選擇電抗器組配 例：6kv的發(fā)電機(jī)試驗(yàn)電壓為（1000+6000*2）*0.8=10400V =10.4kv 2臺(tái)電抗器串聯(lián)使用額定電壓為2*18kv=36kv10.4kv d. 根據(jù)公式I=2fCUC計(jì)算諧振電流,與現(xiàn)有電抗器額定電流比較，選擇組配方法。 例：I=2fCUC =0.653A 型號(hào)為F-DK18/2.8電抗器的額定電流為2.8A0.653A 結(jié)論: 根據(jù)以上4個(gè)步驟,使用2臺(tái)電抗器串聯(lián)使用可以滿足試驗(yàn)需要。,2.勵(lì)磁變壓器接線方式的選擇,勵(lì)磁變壓器接線方式的選擇，主要根據(jù)被試品的試驗(yàn)電壓UCX與試驗(yàn)電流ICX來選擇選擇。 UCX=Q*Ue Icx=wCUcx 當(dāng)勵(lì)磁變壓器次繞組串聯(lián)時(shí)輸出電壓為1.35kV，額定電流5.9A。次繞組并聯(lián)時(shí)輸出電壓為5.4kV，額定電流為1.48A。 Q為諧振回路的品質(zhì)因數(shù)，其計(jì)算過程比較復(fù)雜，其數(shù)值與電抗器的特性、體積、重量等因素都有很大的關(guān)系。為了方便選擇接線方式，廠家根據(jù)不同設(shè)備制定了以下接線方案。,1地線組布線注意事項(xiàng) 應(yīng)用專配接地線將各需接地部件連接，使得其中僅一點(diǎn)接到接地母線。特別注意控制箱、勵(lì)磁變、分壓器的接地端至地線組的O點(diǎn)（圖7）應(yīng)盡可能的短，不要任意延長接地線的長度。 為減小電抗器漏磁的干擾，應(yīng)將接地線組與高壓取樣信號(hào)線（即分壓器輸出線）盡可能的并行放置，布線要集中不分散，且遠(yuǎn)離電抗器，絕對(duì)避免接地線組和高壓取樣信號(hào)線穿梭于電抗器間！ 2高壓設(shè)備（諧振電抗器、分壓器等）接線注意事項(xiàng) 高壓設(shè)備應(yīng)盡量靠近被試品，并與周圍其它物體保持應(yīng)有的空間距離。勵(lì)磁變壓器在電抗器與控制箱之間。小容量試品試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)盡可能使高壓引線等固定，減小分布電容的變化，有利于試驗(yàn)電壓的穩(wěn)定。,接線注意事項(xiàng)：,五、試驗(yàn)操作,5.1.試驗(yàn)準(zhǔn)備 1. 布置試驗(yàn)設(shè)備，檢查設(shè)備的完好性，確認(rèn)連接電纜無破損、斷路和短路等現(xiàn)象。連接線路前檢查應(yīng)有明顯的電源斷開點(diǎn)。 2. 聯(lián)接各部件，各接地部件應(yīng)一點(diǎn)接地。 3. 檢查控制箱面板上“電源”開關(guān)處于關(guān)斷位置，連接電源線。 5. 檢查控制箱面板上“過壓整定”撥碼開關(guān)，按動(dòng)撥盤，使顯示的整定值為試驗(yàn)電壓的1.05至1.1倍。,5.2.試驗(yàn)基本操作 可利用隨機(jī)所配負(fù)載補(bǔ)償電容進(jìn)行模擬升壓試驗(yàn)，如能找到諧振頻率并升壓至額定電壓，則整套設(shè)備基本正常，試驗(yàn)的基本操作按以下步驟進(jìn)行，顯示屏幕上有實(shí)時(shí)的操作提示信息，詳細(xì)的功能描述及操作說明參見第七章。 5.2.1. 開機(jī) 接通“電源”開關(guān)，此時(shí)綠燈亮，屏幕顯示廠名及參數(shù)設(shè)置界面。 5.2.2. 參數(shù)設(shè)置 根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程及要求設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，設(shè)置完畢雙擊【功能】鈕進(jìn)入試驗(yàn)界面。 5.2.3. 試驗(yàn) 自動(dòng)試驗(yàn)：按紅色“高壓通”按鈕，紅燈亮綠燈滅，主回路接通，選擇【開始】即自動(dòng)開始調(diào)諧、升壓、計(jì)時(shí)、降壓、關(guān)閉主回路、綠燈亮