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串聯(lián)諧振裝置在電纜試驗(yàn)中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2021-03-09　點(diǎn)擊：3076次

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，國家電網(wǎng)公司對電纜交接和預(yù)防性試驗(yàn)做出了新的規(guī)定，用交流耐壓試驗(yàn)替代原來的直流耐壓試驗(yàn)，以避免直流試驗(yàn)的累積效應(yīng)對電纜造成損傷。

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)因其電場分布符合運(yùn)行實(shí)際情況，故對電纜的試驗(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)場交流耐壓試驗(yàn)多利用變頻諧振試驗(yàn)設(shè)備?？筛鶕?jù)客戶需求制造10KV、35KV、110KV、220KV、500KV電壓等級的串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置。

2、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)定子繞組對地或相間電容量大，如300MW水輪發(fā)電機(jī)定子繞組對地電容量高達(dá)1.7～2.5μF,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)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16927.2-1997《高電壓試驗(yàn)技術(shù)》第一部分6.2.1.1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。

”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活，對試品的破壞小，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)工作中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。

3、在GIS設(shè)備中的應(yīng)用：

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)格的現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)。事故統(tǒng)計(jì)表明沒有進(jìn)行現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)的GIS大都發(fā)生了事故。因此，GIS必須進(jìn)行現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)。

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(yàn)方法。其中交流耐壓試驗(yàn)是GIS現(xiàn)場耐壓試驗(yàn)最常見的方法，它能夠有效地檢查異常的電場結(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)場一般只做交流耐壓試驗(yàn)。IEC517和GB7674認(rèn)定對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)場交流耐壓試驗(yàn)。

產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)：

1、所需電源容量大大減小。系列串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置是利用諧振電抗器和被試品電容產(chǎn)生諧振，從而得到所需高電壓和大電流的，在整個(gè)系統(tǒng)中，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此，試驗(yàn)所需的電源功率只有試驗(yàn)容量的1/Q倍（Q為品質(zhì)因素）。

2、設(shè)備的重量和體積大大減小。串聯(lián)諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗(yàn)變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗(yàn)容量的1/Q，使得系統(tǒng)重量和體積大大減小，一般為普通試驗(yàn)裝置的1/5～1/10。

3、改善輸出電壓波形。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，有效地防止了諧波峰值引起的對被試品的誤擊穿。

4、防止大的短路電流燒傷故障點(diǎn)。在諧振狀態(tài)，當(dāng)被試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，電路立即脫諧（電容量變化，不滿足諧振條件），回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的1/Q。而采用并聯(lián)諧振或者傳統(tǒng)試驗(yàn)變壓器的方式進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)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(shù)百倍。所以，串聯(lián)諧振能有效地找到絕緣弱點(diǎn)，又不存在大的短路電流燒傷故障點(diǎn)的憂患。

5、不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。被試品發(fā)生擊穿閃絡(luò)時(shí)，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧立刻熄滅，裝置的保護(hù)回路動(dòng)作，切斷輸出。　勵(lì)磁變壓器接線需要準(zhǔn)確：在這種實(shí)驗(yàn)中一般使用10KV、35KV、110KV的電壓。如果變頻串聯(lián)諧振設(shè)備用來充當(dāng)電纜的耐壓裝置，勵(lì)磁變壓器大多是接在低端；如果是同時(shí)充當(dāng)中高壓和低壓的耐壓裝置就需要把勵(lì)磁變壓器低端和高端分開來連接，低壓連低端，高壓連高端；如果是與低、中、高壓電纜相連就應(yīng)該將高端與高壓電纜相連，其余兩根非高壓電纜都連在勵(lì)磁變壓器的低端。

串聯(lián)諧振接線試驗(yàn)：

勵(lì)磁變壓器接線：如果作為電機(jī)的耐壓裝置，串聯(lián)諧振電路應(yīng)當(dāng)連接在勵(lì)磁變壓器的低端。在這種狀況下變頻串聯(lián)諧振可以同時(shí)連接高壓和低壓電線。

連接電抗器及電容分壓器：如果與串聯(lián)諧振設(shè)備的這兩個(gè)構(gòu)件相連的電纜長度都很短。這種情況下至少要將兩節(jié)電抗器串聯(lián)起來，與電壓高低沒有太大關(guān)系，以防回路不能發(fā)生諧振。

電抗器的連接：在使用串聯(lián)諧振進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)。如果被試品是是電容較低的原件或者是開關(guān)，就應(yīng)該將所有的電抗器串聯(lián)在回路中。這樣做是為了防止出現(xiàn)諧振不能正常進(jìn)行情況。

串聯(lián)諧振調(diào)試：

在使用串聯(lián)諧振技術(shù)時(shí)，對于線路的連接一定要格外小心，因?yàn)橐坏⒎较蚪臃椿蛘呤墙渝e(cuò)位置，輕則實(shí)驗(yàn)失敗或者是設(shè)備受損，情況嚴(yán)重些就有可能導(dǎo)致發(fā)生安全事故。所以用戶在調(diào)試串聯(lián)諧振產(chǎn)品之前，應(yīng)該仔細(xì)閱讀使用說明書。

RLC串聯(lián)諧振電路的特性:研究實(shí)驗(yàn)原理RLC電路阻抗RLC串聯(lián)諧振的條件品質(zhì)因素Q通頻帶RLC電路阻抗CL激勵(lì)電壓UR交流電路總阻抗：ZRjL1C實(shí)部為電阻，虛部為電抗2f,f為激勵(lì)電壓頻率,在具有電阻、電感和電容的電路里，對交流電所起的阻礙作用叫做阻抗，阻抗單位Ω。阻抗常用Z表示,是一個(gè)復(fù)數(shù),實(shí)部稱為電阻,虛部稱為電抗。電抗包括容抗和感抗，電抗單位Ω。阻抗是電阻與電抗在向量上的和。對于一個(gè)具體交流電路，阻抗是隨著電源頻率f變化而變化。RLC電路阻抗電容的容抗：“通高頻、阻低頻”電感的感抗：“通低頻，阻高頻”容抗和感抗，其值大小與交流電頻率有關(guān)系，頻率愈高則容抗愈小感抗愈大，頻率愈低則容抗愈大而感抗愈小。電感上的電壓UL與電容上的電壓UC相位相差180°。阻抗是電阻與電抗在向量上的和。勵(lì)磁變壓器接線需要準(zhǔn)確：在這種實(shí)驗(yàn)中一般使用10KV、35KV、110KV的電壓。如果變頻串聯(lián)諧振設(shè)備用來充當(dāng)電纜的耐壓裝置，勵(lì)磁變壓器大多是接在低端；如果是同時(shí)充當(dāng)中高壓和低壓的耐壓裝置就需要把勵(lì)磁變壓器低端和高端分開來連接，低壓連低端，高壓連高端；如果是與低、中、高壓電纜相連就應(yīng)該將高端與高壓電纜相連，其余兩根非高壓電纜都連在勵(lì)磁變壓器的低端。

串聯(lián)諧振接線試驗(yàn)：