變頻串聯(lián)諧振

變頻串聯(lián)諧振

產(chǎn)品概述

變頻諧振試驗成套裝置廣泛應用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè)，適用于大容量、高電壓的電容性試品, 該裝置主要針對交接試驗和預防性試驗 如發(fā)電機、電力變壓器主變、GIS和交聯(lián)動(dòng)力電纜、母線(xiàn)、互感器、套管等的交流耐壓試驗，具有較寬的適用范圍，是各地、市、縣級高壓試驗部門(mén)及電力安裝、修試工程單位理想的耐壓設備。

該裝置主要由變頻電源、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器組成。

（一）串聯(lián)諧振在電力系統中應用的優(yōu)點(diǎn)：

1、所需電源容量大大減小。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產(chǎn)生高電壓和大電流的，在整個(gè)系統中，電源只需要提供系統中有功消耗的部分，因此，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。

2、設備的重量和體積大大減少。串聯(lián)諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/10-1/30。

3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

4、防止大的短路電流燒傷故障點(diǎn)。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而并聯(lián)諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時(shí)，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數百倍。所以，串聯(lián)諧振能有效的找到絕緣弱點(diǎn)，又不存在大的短路電流燒傷故障點(diǎn)的憂(yōu)患。

5、不會(huì )出現任何恢復過(guò)電壓。試品發(fā)生擊穿時(shí)，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復電壓的再建立過(guò)程很長(cháng)，很容易在再次達到閃絡(luò )電壓前斷開(kāi)電源，這種電壓的恢復過(guò)程是一種能量積累的間歇振蕩過(guò)程，其過(guò)程長(cháng)，而且，不會(huì )出現任何恢復過(guò)電壓。

（二）調頻諧振裝置主要功能及其技術(shù)特點(diǎn)：

1、裝置具有過(guò)壓、過(guò)流、零位啟動(dòng)、系統失諧（閃絡(luò )）等保護功能，過(guò)壓過(guò)流保護值可以根據用戶(hù)需要整定，試品閃落時(shí)閃落保護動(dòng)作并能記下閃絡(luò )電壓值，以供試驗分析。

2、整個(gè)裝置單件重量很輕，便于現場(chǎng)使用。

3、裝置具有三種工作模式，方便用戶(hù)根據現場(chǎng)情況靈活選擇，提高試驗速度。

工作模式為：全自動(dòng)模式、手動(dòng)模式、自動(dòng)調諧手動(dòng)升壓模式、

4、能存儲，存入的數據編號是數字，方便的幫助用戶(hù)識別和查找。

5、裝置自動(dòng)掃頻時(shí)頻率起點(diǎn)可以在規定范圍內任意設定，掃頻方向可以向上、向下選擇，同時(shí)液晶大屏幕顯示掃描曲線(xiàn)，方便使用者直觀(guān)了解是否找到諧振點(diǎn)。

6、采用了DSP平臺新技術(shù)，可以方便的根據用戶(hù)需要增減功能和升級，也使得人機交換界面更為人性化。

第二章  變頻諧振試驗裝置主要技術(shù)參數

（一）變頻諧振試驗裝置

1、輸出電壓波形畸變率：≤1.0％

2、允許連續工作時(shí)間：額定條件下一次性工作60min；過(guò)壓1.1倍1min；

3、裝置自身品質(zhì)因數：Q≥30（f=45Hz）

4、火力發(fā)電機試驗時(shí)滿(mǎn)負荷下品質(zhì)因數：Q>10（與負載相關(guān)）

5、電纜試驗時(shí)滿(mǎn)負荷下品質(zhì)因數：Q>30（與負載相關(guān)）

6、主變壓器試驗滿(mǎn)負荷時(shí)品質(zhì)因數：Q>30（與負載相關(guān)）

7、GIS，開(kāi)關(guān)等試驗滿(mǎn)負荷時(shí)品質(zhì)因數：Q>50（與負載相關(guān)）

8、輸入電源：?jiǎn)蜗?20V或380V

9、頻率調節范圍：30Hz～300Hz

10、系統測量精度：1.5％

11、裝置具有過(guò)壓、過(guò)流、零位啟動(dòng)等保護功能

（二）設備遵循標準

《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》    GB50150-2006

《高壓諧振試驗裝置》                DL/T 849.6—2004

《電抗器》                          GB10229.88

《電力設備預防性試驗規程》                 DL/T596-1996

《耦合電容器和電容分壓器》                 IEC358(1990)

 變頻諧振工作原理

（一）串聯(lián)諧振的產(chǎn)生

諧振是由 R、L、C 元件組成的電路在一定條件下發(fā)生的一種特殊現象。首先，我們來(lái)分析 R、L、C 串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件和諧振時(shí)電路的特性。圖 1 所示 R、L、C 串聯(lián)電路，在正弦電壓 U 作用下，其復阻抗：

式中電抗 X＝XL—Xc 是角頻率ω的函數，X 隨ω變化的情況如圖

2 所示。當ω從零開(kāi)始向∞變化時(shí)，X 從﹣∞向﹢∞變化，在ω＜ω0

時(shí)、X＜0，電路為容性；在ω＞ω0時(shí)，X＞0，電路為感性；在ω＝

ω0時(shí)

此時(shí)電路阻抗 Z(ω0)＝R 為純電阻。電壓和電流同相，我們將電路此時(shí)的工作狀態(tài)稱(chēng)為諧振。由于這種諧振發(fā)生在 R、L、C 串聯(lián)電路中，所以又稱(chēng)為串聯(lián)諧振。式 1 就是串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件。由此式可求得諧振角頻率ω0如下：

諧振頻率為

由此可知，串聯(lián)電路的諧振頻率是由電路自身參數 L、C 決定的。與外部條件無(wú)關(guān)，故又稱(chēng)電路的固有頻率。當電源頻率一定時(shí)，可以調節電路參數 L 或 C，使電路固有頻率與電源頻率一致而發(fā)生諧振；在電路參數一定時(shí)，可以改變電源頻率使之與電路固有頻率一致而發(fā)生諧振。

（二）串聯(lián)諧振的品質(zhì)因數

串聯(lián)電路諧振時(shí)，其電抗 X(ω0)＝0，所以電路的復阻抗

Z ω0 = R

呈現為一個(gè)純電阻，而且阻抗為小值。諧振時(shí)，雖然電抗 X＝ XL—Xc=0，但感抗與容抗均不為零，只是二者相等。我們稱(chēng)諧振時(shí)的感抗或容抗為串聯(lián)諧振電路的特性阻抗，記為ρ，即

ρ的單位為歐姆，它是一個(gè)由電路參數 L、C 決定的量，與頻率無(wú)關(guān)。

工程上常用特性阻抗與電阻的比值來(lái)表征諧振電路的性能，并稱(chēng)此比值為串聯(lián)電路的品質(zhì)因數，用 Q 表示，即

品質(zhì)因數又稱(chēng)共振系數，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)為 Q 值。它是由電路參數 R、L、C 共同決定的一個(gè)無(wú)量綱的量。

（三）串聯(lián)諧振時(shí)的電壓關(guān)系

諧振時(shí)各元件的電壓分別為

即諧振時(shí)電感電壓和電容電壓有效值相等，均為外施電壓的 Q 倍，但電感電壓超前外施電壓 90°，電容電壓滯后外施電壓 90°，總的電抗電壓為 0。在電路 Q 值較高時(shí)，電感電壓和電容電壓的數值都將遠大于外施電壓的值，所以串聯(lián)諧振又稱(chēng)電壓諧振。常見(jiàn)的試品如變壓器、GIS 系統、SF6 斷路器、電流互感器、電力電纜、套管等均為容性，系統配備的電抗器為感性，試驗時(shí)先通過(guò)調節變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振，再在回路諧振的條件

下調節變頻電源輸出電壓使試品電壓達到試驗值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品上產(chǎn)生較高的試驗電壓。在實(shí)際現場(chǎng)應用中試品上的高壓電壓和低壓電壓遵循以下公式：

U 試 = QU 激

其中：U 試為高壓諧振試驗電壓，Q 為系統串聯(lián)諧振的品質(zhì)因數，U 激為激勵變壓器輸出電壓。例如：假設系統串聯(lián)諧振的品質(zhì)因數 Q 為 30，激勵變壓器選擇16kV 的抽頭，激勵變壓器額定輸入電壓為 400V，如果激勵變壓器輸

入電壓為 100V 時(shí)，高壓電壓計算步驟如下：

①計算激勵變壓器變比

激勵變壓器變比 N=激勵變壓器所選抽頭電壓/輸入額定電壓

即：N=16kV/400V=16000/400=40

②計算激勵變壓器輸出電壓

激勵變壓器輸出電壓=激勵變壓器輸入電壓*激勵變壓器變比

即：U 激=100V*40=4kV

③計算高壓諧振試驗電壓

高壓諧振試驗電壓=激勵變壓器輸出電壓*系統品質(zhì)因數

注：1、本裝置中參數按國家電力試驗規程中交接試驗電壓標準計算
   2、交聯(lián)電纜的電容值10KV電纜按每公里0.4μF計算；35KV、110KV、220KV電纜平均按每公里0.2μF計算。大于或小于此電容值的，電容電流有所增大或減小