變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置系統(tǒng)講解串聯(lián)諧振人必看

1、 HYPERLINK 變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置系統(tǒng)講解|串聯(lián)諧振人必變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置是什么。在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。當電路發(fā)生串聯(lián)諧振時電路的阻抗ZWR人2 +(XC-XL)人2二R ,電路中總阻抗最小，電流將達到最大值。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置的三大應用高壓大電容量設備進行交流耐壓試驗時，試驗變壓器容量要求非常大試驗設備笨重，而 應用串聯(lián)諧振原理可以利用電壓及容量小得多的設備產生所需的試驗電壓滿足試驗要求。下面三新電力給大家介紹一下串聯(lián)諧振試驗裝置在各個領域

2、的應用。1.在電纜試驗中的應用城鄉(xiāng)電網中電纜的大量使用,其故障時有發(fā)生。為保證交聯(lián)電纜的安全運行，國家電網公 司對電纜交接和預防性試驗做出了新的規(guī)定用交流耐壓試驗替代原來的直流耐壓試驗以避 免直流試驗的累積效應對電纜造成損傷。國際大電網會議(CIGRE)21.09工作組的建議導則提出高壓擠包絕緣電纜的現(xiàn)場試驗采 用DAXZ串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)，頻率范圍為30300Hz。并在1997年發(fā)表的題為高壓橡塑 電纜系統(tǒng)敷設后的試驗”的總結報告中明確指出以下3條。由于直流電場強度按電阻率分布而電阻率受溫度等影響較大同時耐壓試驗過程中， 終端頭的外部閃絡引起的行波可能造成絕緣損壞。直流耐壓試驗在很高電壓下,難

3、以檢出相間的絕緣缺陷。直流電壓本身容易在電纜內部集起空間電荷引起電纜附件沿絕緣閃絡，因波過程還會 產生過電壓,這些現(xiàn)象迭加在一起，使局部電場增強,容易形成絕緣弱點,在試驗過程中可能導 致絕緣擊穿,并可能在運行中引起事故。很多電纜在交接試驗中按GB50150-2006標準進行直流耐壓試驗順利進行，但投運不 久就發(fā)生絕緣擊穿事故正常運行的電纜被直流耐壓試驗損壞的情況也時有發(fā)生。交流耐壓 試驗因其電場分布符合運行實際情況故對電纜的試驗最為有效。通常交流電力電纜的電容量較大試驗電流也很大，調感式設備的體積將非常巨大并且電 感調節(jié)也很困難，而調頻式裝置則靈活性更強,更易于實現(xiàn)。因此,電纜現(xiàn)場交流耐壓試驗

4、多利 用變頻諧振試驗設備。三新可根據客戶需求制造10KV、35KV、110KV、220KV、500KV 電壓等級的串聯(lián)諧振試驗裝置。2.在GIS設備中的應用氣體絕緣開關設備在工廠整體組裝完成以后或分單元進行調整試驗試驗合格后以分單 元運輸?shù)姆绞竭\往現(xiàn)場安裝。運輸過程中的振動、撞擊等可能導致GIS元件或組裝件內堅 固件松動或移位;安裝過程中，在聯(lián)結、密封等工藝處理方面可能失誤導致電極表面刮傷或安 裝錯位引起電極表面缺陷;安裝現(xiàn)場可能從空氣中進入懸浮塵埃。導電微粒雜質等，這些在安 裝現(xiàn)場通過常規(guī)試驗將難以檢查出來對GIS的安全運行將是極大的威脅。由于試驗設備和條件所限,早期的GIS產品多數(shù)未進行嚴

5、格的現(xiàn)場耐壓試驗。事故統(tǒng)計 表明沒有進行現(xiàn)場耐壓試驗的GIS大都發(fā)生了事故。因此,GIS必須進行現(xiàn)場耐壓試驗。GIS的現(xiàn)場耐壓主要包括交流電壓、振蕩操作沖擊電壓和振蕩雷電沖擊電壓等3種試驗 方法。其中交流耐壓試驗是GIS現(xiàn)場耐壓試驗最常見的方法，它能夠有效地檢查異常的電場 結構（如電極損壞）。目前，由于試驗設備和條件所限,現(xiàn)場一般只做交流耐壓試驗o IEC517和GB7674認定 對SF6氣體絕緣試驗電壓頻率在10 300Hz范圍內與工頻電壓試驗基本等效。國內外大多 采用調頻式串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置進行GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗。3.在發(fā)電機（電動機）交流耐壓試驗中的應用發(fā)電機定子繞組對地或相間電容

6、量大如300MW水輪發(fā)電機定子繞組對地電容量高達 1.7 2.5我工頻耐壓時電容電流達到25 35A，試驗設備容量數(shù)千kVA,采用常規(guī)試驗設備 時，設備笨重。更為嚴重的是用常規(guī)大容量試驗設備時發(fā)電機定子繞組絕緣被擊穿時的故障 點短路電流大，會燒損鐵芯，將造成很大的經濟損失。根據國家標準GB/T16927.2-1997高 電壓試驗技術第一部分電壓波形的規(guī)定試驗電壓一般應是頻率為45 65Hz的交流電壓，通常稱為工頻試驗電壓。 HYPERLINK 為了滿足發(fā)電機交流耐壓試驗電壓頻率為工頻的要求發(fā)電機串聯(lián)諧振裝置通常是調 感式的，通過調節(jié)鐵芯氣隙改變電感從而達到工頻諧振的目的。諧振裝置具有組合方式靈

7、活，對試品的破壞小，同時串聯(lián)諧振試驗裝置的體積、重量和 所需要的電源容量遠低于采用傳統(tǒng)的試驗變壓器大大減輕了現(xiàn)場試驗的工作量。因此，串聯(lián) 諧振試驗裝置將在電力設備交流耐壓試驗工作中獲得越來越廣泛的應用。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置中三類試驗頻率范圍綜合國內外有關技術資料，選擇合適的試驗頻率范圍是個比較重要的問題。在這方面， 有一些不同的觀點和提法。就目前的國內外的提法來看，我們總結可分成3類：第1類為 較寬頻率范圍 30-300Hz、20-300Hz、1-300Hz ；第 2 類為工頻范圍，45-65Hz，45-55Hz ； 第3類為接近工頻，35-75Hz。1.較寬頻率范圍國際大電網會議第21、

8、09工作組發(fā)布的試驗導則，建議頻率范圍為30-300Hz。 但實際上更低一些頻率也具有較好地等效性o IEC60840和IEC62067標準草案（2001年 和2000年）就規(guī)定可采用20-300Hz。國外有些廠家設計串聯(lián)諧用電抗器，在特殊情況下也有采用最低頻率為25Hz或20Hz 的。當然頻率愈低，被試電纜的長度（電容量）可增大。但是電抗器鐵心因此放大，使重量 增加。個別資料顯示1-300Hz的交流試驗也具有與工頻交流試驗的等效性，這說明實際應 用中頻率下限有可能取得更低，例如小于20Hz甚至到0.1Hz也是可行的。進一步表明在這樣的頻率范圍內，絕緣內部各介質的電壓分布及介質特性仍基本相同。

9、 工作頻率超過300Hz是否適當？有資料報導說，隨頻率增高，串諧電抗器及勵磁變壓器的 損耗降低，但是要考慮被試品電容介質的極化發(fā)熱問題，因此頻率高于300Hz是不可取的。工頻范圍國際上工業(yè)頻率主要指50Hz和60Hz兩種，故IEC標準規(guī)定對高壓絕緣的工業(yè)試驗頻 率范圍為45-65HZ，在我國額定工頻為50Hz。GB/T16927.1-1997規(guī)定工頻試驗頻率范 圍為 45-55HZ。認為工頻電力電纜的試驗電壓也必須是工頻，這是趨于比較保守的觀點。針對此問題應 該著重說明交接和預防性試驗的目的在于發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的能力來定的。在不同的頻率下只要 絕緣內部介質電壓分布相同，又有基本相同的檢出絕緣故障的

10、能力，就能達到試驗的目的。 因此即使選用比工頻范圍更寬的頻率也是可以接受的。在90年代中期為了選擇適當?shù)慕涣髂蛪涸囼灥念l率范圍，做了大量、仔細的基礎研究 工作。得出頻率在30-300HZ范圍內，橡塑電纜內部幾種典型絕緣缺陷的擊穿特性沒有明 顯差別。這應該是可信的，也得到普遍采用。分析形成這種在不同頻率下良好的擊穿特性，主要原因是優(yōu)良的同軸絕緣結構，單一的 絕緣介質，材質相對純潔、電場分布合理、規(guī)則。因此，在不同頻率下結構內部電壓分布相 同，形成寬頻率范圍試驗的條件。油紙絕緣電纜一直采用頻率等于零的直流電壓進行耐壓試 驗，其實際效果很好，數(shù)十年來未受到置疑。接近工頻范圍國外曾對正常XLPE （交

11、聯(lián)聚乙烯）絕緣電纜樣品，在不同頻率下進行擊穿試驗。結果 表明在頻率為35-75Hz時擊穿電壓均落在可置信度95%之內。因此有觀點贊成試驗電壓頻 率最好選在35-75Hz,也較為靠近運行電壓頻率50Hz。值得注意的是，上述測試結果是對正常絕緣做的擊穿試驗。而交接和預防性試驗所采用 的試驗電壓值是偏低的，它只能擊穿有缺陷的絕緣弱點（機械損傷、水樹枝、終端頭或接頭 HYPERLINK 盒應力鐵錐施工或用料錯誤，等等），完全不足以擊穿電纜本體的正常絕緣。可見兩種試驗 的目的和工作機理均不相同。似乎沒有必要將正常絕緣35-75HZ的擊穿特性延伸應用 到檢測絕緣缺陷方面。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置串聯(lián)補償裝

12、置的分類在輸電線路上采用串聯(lián)補償裝置（以下簡稱“串補裝置”）來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定輸送容量， 改善線路電器參數(shù)，實現(xiàn)2條線路輸送3條線路的功率，既提高了傳輸功率又節(jié)省了投資。串補用的電容器通常有2種：外熔絲電容器及內熔絲電容器。夕卜熔絲電容器是熔絲裝置安裝在電容器單元的外部。IEC標準規(guī)定外熔絲的熔斷電流應 是所保護的電容器額定電流的1.43倍以上，一般取1.5倍。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置，作為串補用的電容器還需要考慮電容器組兩端短路放電時 熔絲不被熔斷，否則在系統(tǒng)發(fā)生故障而串補電容器組退出運行時，旁路間隙或分路開關旁路 電容器組時會使電容器組的外熔絲動作。內熔絲電容器是每相電容器組由320臺電容器

13、單 元組成。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置，該電容器是油浸全膜電容器，實際設計的電場強度為 170V/um。電容器組的保護水平為2.3pu，保P電壓為230。熔絲熔斷對電容器元件的影 響。由于電容器單元的熔絲被容斷后的恢復電壓較高，熔絲的制造相對比較困難。采用內熔 絲的電容器的熔絲安裝在電容器的內部，每個電容器元件都有相應的熔絲。當某個電容器元 件發(fā)生故障時，只是該電容器元件的容絲容斷，切除該電容器元件。故障電容器元件被切除 后，該電容器單元仍然可以正常運行。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置，損失的電容器容量較小， 按電容器組設計例子，電容器單元只損失1/52的容量。 HYPERLINK 運行經驗表明，內熔

14、絲電容器單元中單個元件的損壞，不會進一步擴大元件的故障。這 是因為元件的額定電流較小，熔絲被熔斷時的恢復電壓較低，熔絲動作速度相對較快，熔斷 的副產物不多，不會對單元中其他元件的運行造成危害。采用內熔絲電容器組的主要缺點A.內熔絲不保護電容器單元的端子與其外殼之間的故 障，若發(fā)生這類故障，就需要靠電容器組不平衡保護來旁通電容器組。實際的經驗表明這類 故障發(fā)生的概率是非常低的。日.電容器元件或電容器單元發(fā)生故障時，不能直觀到，必須用 專用的儀器定期進行測量才能發(fā)現(xiàn)。由于元件的故障是隨機分布在各個電容器單元中，因此 該電容器元件的故障概率非常低。通過500KV安裝串聯(lián)補償裝置的運行實踐，實現(xiàn)了提高

15、長線路的穩(wěn)定輸送容量，改善 了并聯(lián)線路之間的負荷分配，降低了線路損耗，有效地提高了電壓質量。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置對這套串聯(lián)補償裝置實現(xiàn)了有效的操作與控制它的使用具 有明顯的經濟效益和社會效益。但是由于超高壓線路使用串聯(lián)補償裝置為數(shù)不多運行經驗、 檢修經驗不成熟，因此若裝置中選擇帶部分可控串聯(lián)補償方式，對系統(tǒng)發(fā)生故障后消除振蕩 更為有益。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置中系統(tǒng)配置要求變頻控制源控制主要功能及說明過壓保護，失諧保護：本裝置有電子式過壓保護、失諧保護功能，避免試品不受過流和 閃絡傷害，且動作靈敏。過流保護：系統(tǒng)裝有電子式過流保護裝置，此裝置抗干擾能力強，并有動作迅速，避免 試品不受到傷害

16、，而且，它采用關斷功率管的方式來切斷輸出，不直接切斷電流，不會產生 電弧。自動尋找諧振點：在試驗時，可以設定變頻控制源自動/手動方式，自動方式，變頻控 制源將自動的找到諧振點。自動升降壓：在試驗時，可以設定變頻控制源自動/手動方式，自動方式，變頻控制源 將根據操作員設定的試驗電壓和試驗時間自動的升壓到時間后自動降壓并保存試驗數(shù)據顯 HYPERLINK 示在顯示屏上，根據用戶的需要可以存入儀器的內存中永久保存。數(shù)據存儲：根據用戶的需 要可以將試驗數(shù)據存入儀器的內存中永久保存。數(shù)據打?。焊鶕脩舻男枰梢詫⒃囼灁?shù)據打印出來。溫濕度顯示：儀器可以顯示試驗環(huán)境的溫度和濕度，以便用戶分析數(shù)據。變頻控制源

17、自身保護功能：過流、過壓、過熱、欠壓等保護。波形顯示和分析：儀器具有波形顯示功能，能觀察高壓輸出的波形，并可以分析波形中 的諧波成分。激勵變壓器容量要求：勵磁變壓器容量為10 kVA，輸出電壓為0-1000V/0-2500V,高壓電流為 10A/4A。結構性能要求：激勵變壓器原、副邊線圈按10 kV隔離水平設計，原邊線圈與鐵心和 鐵外殼處在同一電位上，副邊線圈對原邊線圈及地為高壓隔離。激勵變壓器的輸出端對地連 接有壓敏電阻器或氧化鋅避雷器，激勵變壓器的結構型式為環(huán)氧澆注式，有3倍以上的絕 緣裕度，這樣可以有效地防止反擊過電壓和傳遞過電壓對試驗設備和人身的沖擊。電抗器電抗器設計單節(jié)為20kV/1.8A和容量20kV/0.8A兩種。其中2