變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)裝置是什么。在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當(dāng)容抗XC與感抗XL相等時(shí)，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(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)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(dá)到最大值。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的三大應(yīng)用高壓大電容量設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)變壓器容量要求非常大試驗(yàn)設(shè)備笨重，而 應(yīng)用串聯(lián)諧振原理可以利用電壓及容量小得多的設(shè)備產(chǎn)生所需的試驗(yàn)電壓滿足試驗(yàn)要求。下面三新電力給大家介紹一下串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在各個(gè)領(lǐng)域

2、的應(yīng)用。1.在電纜試驗(yàn)中的應(yīng)用城鄉(xiāng)電網(wǎng)中電纜的大量使用,其故障時(shí)有發(fā)生。為保證交聯(lián)電纜的安全運(yùn)行，國(guó)家電網(wǎng)公 司對(duì)電纜交接和預(yù)防性試驗(yàn)做出了新的規(guī)定用交流耐壓試驗(yàn)替代原來(lái)的直流耐壓試驗(yàn)以避 免直流試驗(yàn)的累積效應(yīng)對(duì)電纜造成損傷。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGRE)21.09工作組的建議導(dǎo)則提出高壓擠包絕緣電纜的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采 用DAXZ串聯(lián)諧振試驗(yàn)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(shè)后的試驗(yàn)”的總結(jié)報(bào)告中明確指出以下3條。由于直流電場(chǎng)強(qiáng)度按電阻率分布而電阻率受溫度等影響較大同時(shí)耐壓試驗(yàn)過(guò)程中， 終端頭的外部閃絡(luò)引起的行波可能造成絕緣損壞。直流耐壓試驗(yàn)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(nèi)部集起空間電荷引起電纜附件沿絕緣閃絡(luò)，因波過(guò)程還會(huì) 產(chǎn)生過(guò)電壓,這些現(xiàn)象迭加在一起，使局部電場(chǎng)增強(qiáng),容易形成絕緣弱點(diǎn),在試驗(yàn)過(guò)程中可能導(dǎo) 致絕緣擊穿,并可能在運(yùn)行中引起事故。很多電纜在交接試驗(yàn)中按GB50150-2006標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)順利進(jìn)行，但投運(yùn)不 久就發(fā)生絕緣擊穿事故正常運(yùn)行的電纜被直流耐壓試驗(yàn)損壞的情況也時(shí)有發(fā)生。交流耐壓 試驗(yàn)因其電場(chǎng)分布符合運(yùn)行實(shí)際情況故對(duì)電纜的試驗(yàn)最為有效。通常交流電力電纜的電容量較大試驗(yàn)電流也很大，調(diào)感式設(shè)備的體積將非常巨大并且電 感調(diào)節(jié)也很困難，而調(diào)頻式裝置則靈活性更強(qiáng),更易于實(shí)現(xiàn)。因此,電纜現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)

4、多利 用變頻諧振試驗(yàn)設(shè)備。三新可根據(jù)客戶需求制造10KV、35KV、110KV、220KV、500KV 電壓等級(jí)的串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置。2.在GIS設(shè)備中的應(yīng)用氣體絕緣開關(guān)設(shè)備在工廠整體組裝完成以后或分單元進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn)試驗(yàn)合格后以分單 元運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)安裝。運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)、撞擊等可能導(dǎo)致GIS元件或組裝件內(nèi)堅(jiān) 固件松動(dòng)或移位;安裝過(guò)程中，在聯(lián)結(jié)、密封等工藝處理方面可能失誤導(dǎo)致電極表面刮傷或安 裝錯(cuò)位引起電極表面缺陷;安裝現(xiàn)場(chǎng)可能從空氣中進(jìn)入懸浮塵埃。導(dǎo)電微粒雜質(zhì)等，這些在安 裝現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)常規(guī)試驗(yàn)將難以檢查出來(lái)對(duì)GIS的安全運(yùn)行將是極大的威脅。由于試驗(yàn)設(shè)備和條件所限,早期的GIS產(chǎn)品多數(shù)未進(jìn)行嚴(yán)

5、格的現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)。事故統(tǒng)計(jì) 表明沒有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)的GIS大都發(fā)生了事故。因此,GIS必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)。GIS的現(xiàn)場(chǎng)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(yàn) 方法。其中交流耐壓試驗(yàn)是GIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)最常見的方法，它能夠有效地檢查異常的電場(chǎng) 結(jié)構(gòu)（如電極損壞）。目前，由于試驗(yàn)設(shè)備和條件所限,現(xiàn)場(chǎng)一般只做交流耐壓試驗(yàn)o IEC517和GB7674認(rèn)定 對(duì)SF6氣體絕緣試驗(yàn)電壓頻率在10 300Hz范圍內(nèi)與工頻電壓試驗(yàn)基本等效。國(guó)內(nèi)外大多 采用調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置進(jìn)行GIS現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)。3.在發(fā)電機(jī)（電動(dòng)機(jī)）交流耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用發(fā)電機(jī)定子繞組對(duì)地或相間電容

6、量大如300MW水輪發(fā)電機(jī)定子繞組對(duì)地電容量高達(dá) 1.7 2.5我工頻耐壓時(shí)電容電流達(dá)到25 35A，試驗(yàn)設(shè)備容量數(shù)千kVA,采用常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備 時(shí)，設(shè)備笨重。更為嚴(yán)重的是用常規(guī)大容量試驗(yàn)設(shè)備時(shí)發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣被擊穿時(shí)的故障 點(diǎn)短路電流大，會(huì)燒損鐵芯，將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16927.2-1997高 電壓試驗(yàn)技術(shù)第一部分電壓波形的規(guī)定試驗(yàn)電壓一般應(yīng)是頻率為45 65Hz的交流電壓，通常稱為工頻試驗(yàn)電壓。 HYPERLINK 為了滿足發(fā)電機(jī)交流耐壓試驗(yàn)電壓頻率為工頻的要求發(fā)電機(jī)串聯(lián)諧振裝置通常是調(diào) 感式的，通過(guò)調(diào)節(jié)鐵芯氣隙改變電感從而達(dá)到工頻諧振的目的。諧振裝置具有組合方式靈

7、活，對(duì)試品的破壞小，同時(shí)串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的體積、重量和 所需要的電源容量遠(yuǎn)低于采用傳統(tǒng)的試驗(yàn)變壓器大大減輕了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的工作量。因此，串聯(lián) 諧振試驗(yàn)裝置將在電力設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)工作中獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置中三類試驗(yàn)頻率范圍綜合國(guó)內(nèi)外有關(guān)技術(shù)資料，選擇合適的試驗(yàn)頻率范圍是個(gè)比較重要的問(wèn)題。在這方面， 有一些不同的觀點(diǎn)和提法。就目前的國(guó)內(nèi)外的提法來(lái)看，我們總結(jié)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(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議第21、

8、09工作組發(fā)布的試驗(yàn)導(dǎo)則，建議頻率范圍為30-300Hz。 但實(shí)際上更低一些頻率也具有較好地等效性o IEC60840和IEC62067標(biāo)準(zhǔn)草案（2001年 和2000年）就規(guī)定可采用20-300Hz。國(guó)外有些廠家設(shè)計(jì)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(dāng)然頻率愈低，被試電纜的長(zhǎng)度（電容量）可增大。但是電抗器鐵心因此放大，使重量 增加。個(gè)別資料顯示1-300Hz的交流試驗(yàn)也具有與工頻交流試驗(yàn)的等效性，這說(shuō)明實(shí)際應(yīng) 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(jìn)一步表明在這樣的頻率范圍內(nèi)，絕緣內(nèi)部各介質(zhì)的電壓分布及介質(zhì)特性仍基本相同。

9、 工作頻率超過(guò)300Hz是否適當(dāng)？有資料報(bào)導(dǎo)說(shuō)，隨頻率增高，串諧電抗器及勵(lì)磁變壓器的 損耗降低，但是要考慮被試品電容介質(zhì)的極化發(fā)熱問(wèn)題，因此頻率高于300Hz是不可取的。工頻范圍國(guó)際上工業(yè)頻率主要指50Hz和60Hz兩種，故IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對(duì)高壓絕緣的工業(yè)試驗(yàn)頻 率范圍為45-65HZ，在我國(guó)額定工頻為50Hz。GB/T16927.1-1997規(guī)定工頻試驗(yàn)頻率范 圍為 45-55HZ。認(rèn)為工頻電力電纜的試驗(yàn)電壓也必須是工頻，這是趨于比較保守的觀點(diǎn)。針對(duì)此問(wèn)題應(yīng) 該著重說(shuō)明交接和預(yù)防性試驗(yàn)的目的在于發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的能力來(lái)定的。在不同的頻率下只要 絕緣內(nèi)部介質(zhì)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(dá)到試驗(yàn)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(dāng)?shù)慕涣髂蛪涸囼?yàn)的頻率范圍，做了大量、仔細(xì)的基礎(chǔ)研究 工作。得出頻率在30-300HZ范圍內(nèi)，橡塑電纜內(nèi)部幾種典型絕緣缺陷的擊穿特性沒有明 顯差別。這應(yīng)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(jié)構(gòu)，單一的 絕緣介質(zhì)，材質(zhì)相對(duì)純潔、電場(chǎng)分布合理、規(guī)則。因此，在不同頻率下結(jié)構(gòu)內(nèi)部電壓分布相 同，形成寬頻率范圍試驗(yàn)的條件。油紙絕緣電纜一直采用頻率等于零的直流電壓進(jìn)行耐壓試 驗(yàn)，其實(shí)際效果很好，數(shù)十年來(lái)未受到置疑。接近工頻范圍國(guó)外曾對(duì)正常XLPE （交

11、聯(lián)聚乙烯）絕緣電纜樣品，在不同頻率下進(jìn)行擊穿試驗(yàn)。結(jié)果 表明在頻率為35-75Hz時(shí)擊穿電壓均落在可置信度95%之內(nèi)。因此有觀點(diǎn)贊成試驗(yàn)電壓頻 率最好選在35-75Hz,也較為靠近運(yùn)行電壓頻率50Hz。值得注意的是，上述測(cè)試結(jié)果是對(duì)正常絕緣做的擊穿試驗(yàn)。而交接和預(yù)防性試驗(yàn)所采用 的試驗(yàn)電壓值是偏低的，它只能擊穿有缺陷的絕緣弱點(diǎn)（機(jī)械損傷、水樹枝、終端頭或接頭 HYPERLINK 盒應(yīng)力鐵錐施工或用料錯(cuò)誤，等等），完全不足以擊穿電纜本體的正常絕緣?？梢妰煞N試驗(yàn) 的目的和工作機(jī)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(yīng)用 到檢測(cè)絕緣缺陷方面。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置串聯(lián)補(bǔ)償裝

12、置的分類在輸電線路上采用串聯(lián)補(bǔ)償裝置（以下簡(jiǎn)稱“串補(bǔ)裝置”）來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定輸送容量， 改善線路電器參數(shù)，實(shí)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(bǔ)用的電容器通常有2種：外熔絲電容器及內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定外熔絲的熔斷電流應(yīng) 是所保護(hù)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(yàn)裝置，作為串補(bǔ)用的電容器還需要考慮電容器組兩端短路放電時(shí) 熔絲不被熔斷，否則在系統(tǒng)發(fā)生故障而串補(bǔ)電容器組退出運(yùn)行時(shí)，旁路間隙或分路開關(guān)旁路 電容器組時(shí)會(huì)使電容器組的外熔絲動(dòng)作。內(nèi)熔絲電容器是每相電容器組由320臺(tái)電容器

13、單 元組成。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置，該電容器是油浸全膜電容器，實(shí)際設(shè)計(jì)的電場(chǎng)強(qiáng)度為 170V/um。電容器組的保護(hù)水平為2.3pu，保P電壓為230。熔絲熔斷對(duì)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(fù)電壓較高，熔絲的制造相對(duì)比較困難。采用內(nèi)熔 絲的電容器的熔絲安裝在電容器的內(nèi)部，每個(gè)電容器元件都有相應(yīng)的熔絲。當(dāng)某個(gè)電容器元 件發(fā)生故障時(shí)，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(yùn)行。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置，損失的電容器容量較小， 按電容器組設(shè)計(jì)例子，電容器單元只損失1/52的容量。 HYPERLINK 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，內(nèi)熔

14、絲電容器單元中單個(gè)元件的損壞，不會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大元件的故障。這 是因?yàn)樵念~定電流較小，熔絲被熔斷時(shí)的恢復(fù)電壓較低，熔絲動(dòng)作速度相對(duì)較快，熔斷 的副產(chǎn)物不多，不會(huì)對(duì)單元中其他元件的運(yùn)行造成危害。采用內(nèi)熔絲電容器組的主要缺點(diǎn)A.內(nèi)熔絲不保護(hù)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(hù)來(lái)旁通電容器組。實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)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(shí)，不能直觀到，必須用 專用的儀器定期進(jìn)行測(cè)量才能發(fā)現(xiàn)。由于元件的故障是隨機(jī)分布在各個(gè)電容器單元中，因此 該電容器元件的故障概率非常低。通過(guò)500KV安裝串聯(lián)補(bǔ)償裝置的運(yùn)行實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了提高

15、長(zhǎng)線路的穩(wěn)定輸送容量，改善 了并聯(lián)線路之間的負(fù)荷分配，降低了線路損耗，有效地提高了電壓質(zhì)量。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置對(duì)這套串聯(lián)補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了有效的操作與控制它的使用具 有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。但是由于超高壓線路使用串聯(lián)補(bǔ)償裝置為數(shù)不多運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、 檢修經(jīng)驗(yàn)不成熟，因此若裝置中選擇帶部分可控串聯(lián)補(bǔ)償方式，對(duì)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(yàn)裝置中系統(tǒng)配置要求變頻控制源控制主要功能及說(shuō)明過(guò)壓保護(hù)，失諧保護(hù)：本裝置有電子式過(guò)壓保護(hù)、失諧保護(hù)功能，避免試品不受過(guò)流和 閃絡(luò)傷害，且動(dòng)作靈敏。過(guò)流保護(hù)：系統(tǒng)裝有電子式過(guò)流保護(hù)裝置，此裝置抗干擾能力強(qiáng)，并有動(dòng)作迅速，避免 試品不受到傷害

16、，而且，它采用關(guān)斷功率管的方式來(lái)切斷輸出，不直接切斷電流，不會(huì)產(chǎn)生 電弧。自動(dòng)尋找諧振點(diǎn)：在試驗(yàn)時(shí)，可以設(shè)定變頻控制源自動(dòng)/手動(dòng)方式，自動(dòng)方式，變頻控 制源將自動(dòng)的找到諧振點(diǎn)。自動(dòng)升降壓：在試驗(yàn)時(shí)，可以設(shè)定變頻控制源自動(dòng)/手動(dòng)方式，自動(dòng)方式，變頻控制源 將根據(jù)操作員設(shè)定的試驗(yàn)電壓和試驗(yàn)時(shí)間自動(dòng)的升壓到時(shí)間后自動(dòng)降壓并保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯 HYPERLINK 示在顯示屏上，根據(jù)用戶的需要可以存入儀器的內(nèi)存中永久保存。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：根據(jù)用戶的需 要可以將試驗(yàn)數(shù)據(jù)存入儀器的內(nèi)存中永久保存。數(shù)據(jù)打?。焊鶕?jù)用戶的需要可以將試驗(yàn)數(shù)據(jù)打印出來(lái)。溫濕度顯示：儀器可以顯示試驗(yàn)環(huán)境的溫度和濕度，以便用戶分析數(shù)據(jù)。變頻控制源

17、自身保護(hù)功能：過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱、欠壓等保護(hù)。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(lì)變壓器容量要求：勵(lì)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(jié)構(gòu)性能要求：激勵(lì)變壓器原、副邊線圈按10 kV隔離水平設(shè)計(jì)，原邊線圈與鐵心和 鐵外殼處在同一電位上，副邊線圈對(duì)原邊線圈及地為高壓隔離。激勵(lì)變壓器的輸出端對(duì)地連 接有壓敏電阻器或氧化鋅避雷器，激勵(lì)變壓器的結(jié)構(gòu)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(guò)電壓和傳遞過(guò)電壓對(duì)試驗(yàn)設(shè)備和人身的沖擊。電抗器電抗器設(shè)計(jì)單節(jié)為20kV/1.8A和容量20kV/0.8A兩種。其中2