串聯(lián)諧振方案
為什么要對變壓器做串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)
發(fā)布日期：2020-05-08 點(diǎn)擊：1815次
四方國瑞電力是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振的廠家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振在行業(yè)內(nèi)都廣受好評，以打造最具權(quán)威的“串聯(lián)諧振“高壓設(shè)備供應(yīng)商而努力。
串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)是鑒定電力設(shè)備絕緣強(qiáng)度最有效和最直接的方法。
電力設(shè)備在運(yùn)行中，絕緣長期受著電場、溫度和機(jī)械振動(dòng)的作用會(huì)逐漸發(fā)生劣化，其中包括整體劣化和部分劣化，形成缺陷。例如由于局部地方電場比較集中或者局部絕緣比較脆弱就存在局部的缺陷。各種預(yù)防性實(shí)驗(yàn)方法，各有所長，均能分別發(fā)現(xiàn)一些缺陷，反應(yīng)出絕緣的狀況，但其他試驗(yàn)方法的試驗(yàn)電壓往往都低于電力設(shè)備的工作電壓，作為安全運(yùn)行的保證還不夠有力。直流耐壓試驗(yàn)雖然試驗(yàn)電壓較高，能發(fā)現(xiàn)一些絕緣的弱點(diǎn)，但是由于電力設(shè)備的絕緣大多數(shù)都是組合電介質(zhì)，在直流電壓的作用下，其電壓是按電阻分布的，所以交流電力設(shè)備在交流電場下的弱點(diǎn)使用直流作實(shí)驗(yàn)就不一定能夠發(fā)現(xiàn)，例如發(fā)電機(jī)的槽部缺陷在直流下就不易被發(fā)現(xiàn)。交流耐壓試驗(yàn)符合電力設(shè)備在運(yùn)行中所承受的電氣狀況，同時(shí)交流耐壓試驗(yàn)電壓一般比運(yùn)行電壓高，因此通過實(shí)驗(yàn)后，設(shè)備有較大的安全裕度，所以這種試驗(yàn)已成為保證安全運(yùn)行的一個(gè)重要手段。 但是由于串聯(lián)諧振試驗(yàn)所采用的試驗(yàn)電壓比運(yùn)行電壓高的多，過高的電壓會(huì)使絕緣介質(zhì)損失增大、發(fā)熱、放電，會(huì)加速絕緣缺陷的發(fā)展，因此，某種意義上來講，串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)是一種破壞性試驗(yàn)。
在進(jìn)行串聯(lián)諧振試驗(yàn)之前，必須預(yù)先進(jìn)行各項(xiàng)非破壞性試驗(yàn)，如測量絕緣電阻、吸收比、介質(zhì)損耗因素tanδ、直流泄露電流等，對各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，以決定該設(shè)備是否受潮或有缺陷。若發(fā)現(xiàn)已存在問題，需預(yù)先進(jìn)行處理，待缺陷消除后，方可進(jìn)行串聯(lián)諧振試驗(yàn)，以免在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)生絕緣擊穿，擴(kuò)大絕緣缺陷，延長檢修時(shí)間，增加檢修工作量。
首先，高電壓，大容量設(shè)備進(jìn)行串聯(lián)諧振試驗(yàn)時(shí)所需的試驗(yàn)設(shè)備容量越來越大，常規(guī)工頻耐壓方法往往不能滿足現(xiàn)場試驗(yàn)的需求，所以變壓器現(xiàn)場試驗(yàn)廣泛使用串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)方法。
串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)時(shí)考核變壓器、電抗器和電壓互感器等設(shè)備電氣強(qiáng)度的一個(gè)重要試驗(yàn)項(xiàng)目。以變壓器為例，工頻交流耐壓試驗(yàn)只檢查了繞組絕緣的電氣強(qiáng)度，即高壓、中壓，低電壓繞組間和對油箱、鐵芯等接地部分的絕緣。而縱絕緣，即繞組匝間、層間、段間的絕緣沒有檢驗(yàn)。串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)就是在變壓器的低壓側(cè)施加比額定電壓高一定倍數(shù)的電壓，靠變壓器自身的電磁感應(yīng)在高壓繞組上得到所需的試驗(yàn)電壓來檢驗(yàn)變壓器的主絕緣和縱絕緣。特別是對中性點(diǎn)分級絕緣的變壓器，由于不能采用外施高壓進(jìn)行工頻交流耐壓試驗(yàn)，其主絕緣和縱絕緣均由感應(yīng)耐壓試驗(yàn)來考核。
為了提高試驗(yàn)電壓，又不使鐵芯飽和，多采用提高電源頻率的方法，這可從變壓器的電勢方程式來理解。
E=KfB
式中 E——感應(yīng)電勢；
K——常數(shù)；
F——頻率；
B——磁通密度。
由此可見，在做串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)時(shí)，若欲使磁通密度不變，當(dāng)電壓增加一倍時(shí)，頻率就要相應(yīng)的增加一倍。因此感應(yīng)耐壓試驗(yàn)電源的頻率要大于額定頻率的兩倍以上，一般采用100Hz、150Hz、200Hz的電源頻率。
獲得這樣高頻率的電源有以下幾種方法：
1.高頻發(fā)電機(jī)組。它是由一個(gè)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)到一個(gè)高頻的發(fā)電機(jī)所組成。發(fā)電機(jī)組的調(diào)壓是通過改變勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁變阻器，用勵(lì)磁機(jī)來調(diào)節(jié)對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁，從而達(dá)到發(fā)電機(jī)的定子輸出電壓平滑可調(diào)的目的。這種方法多在制造廠中應(yīng)用。
2.繞線式異步電動(dòng)機(jī)反拖取得兩倍頻的試驗(yàn)電源。這種方法稱為反拖法。它實(shí)際上是將繞線式異步電動(dòng)機(jī)作為異步變頻機(jī)應(yīng)用的一個(gè)例子。
3.用三項(xiàng)繞組接成開口三角形取得三倍頻試驗(yàn)電源。這是現(xiàn)場進(jìn)行感應(yīng)耐壓試驗(yàn)較易實(shí)現(xiàn)的一種方法。它們可以是3臺(tái)單項(xiàng)變壓器組合而成，也有采用五柱式變壓器作為專用三倍頻電源的。
4.可控硅變頻調(diào)壓逆變電源。應(yīng)用可控硅逆變技術(shù)來產(chǎn)生高頻，用作感應(yīng)耐壓試驗(yàn)電源，具有顯著優(yōu)點(diǎn)。如重量 輕，可利用380V低壓交流電源，裝置兼有調(diào)壓作用，節(jié)省大量設(shè)備等，因此是一種有希望的倍頻感應(yīng)耐壓試驗(yàn)的電源裝置。
四方國瑞是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振的廠家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振在行業(yè)內(nèi)都廣受好評，以打造最具權(quán)威的“串聯(lián)諧振“高壓設(shè)備供應(yīng)商而努力。
隨著國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種大型電力變壓器、電力電纜、汽輪及水輪發(fā)電機(jī)及其它容性設(shè)備的交流耐壓實(shí)驗(yàn)都必須嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)規(guī)程定時(shí)進(jìn)行。在工頻條件下，因?yàn)楸辉嚻冯娙萘枯^大，或者實(shí)驗(yàn)電壓要求過高，對實(shí)驗(yàn)設(shè)備的電源容量相應(yīng)的也有較高的要求，傳統(tǒng)的工頻耐壓設(shè)備通常單件體積大，分量重，不便于現(xiàn)場搬運(yùn)，并且不利于人為組合，靈活性較差。比較好的辦法是選用串聯(lián)諧振的方法進(jìn)行耐壓實(shí)驗(yàn)。
串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置具有過壓、過流、零位啟動(dòng)。系統(tǒng)閃落等保護(hù)功能，過壓過流保護(hù)值可根據(jù)用戶需要整定詩品閃落時(shí)閃落保護(hù)動(dòng)作并能記下閃落電壓值，以供試驗(yàn)分析。串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置共有四種工作模式：全自動(dòng)模式、手動(dòng)模式、自動(dòng)調(diào)諧手動(dòng)升壓模式，方便用戶根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行選擇。采用DSP平臺(tái)技術(shù)，可以方便的根據(jù)用戶的需求增減功能和升級，同時(shí)使得人機(jī)交換界面更加人性化。
串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置原理圖
我們已知，在回路頻率 f＝1/2π
時(shí)，回路產(chǎn)生諧振，此時(shí)試品 上的電壓是勵(lì)磁變高壓端輸出電壓的Q倍。Q為系統(tǒng)品質(zhì)因素，即電壓諧振倍數(shù)，一般為幾十到一百以上。先通過調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓使試品電壓達(dá)到試驗(yàn)值。由于回路的諧振，變頻電源較小的輸出電壓就可在試品CX上產(chǎn)生較高的試驗(yàn)電壓。
例：對35kV，300平方毫米3000m，電容量≤0.58μF，試驗(yàn)電壓52KV：
試驗(yàn)電流 I=2πfCU試 =2π×35×0.58×10-6×52×103=6.6A
對應(yīng)電抗器電感量 L=1/ω2C=36H
使用電抗器二節(jié)串聯(lián)三組并聯(lián)，則單節(jié)電抗器為63kVA/27kV/2.33A/54H。
串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置電抗器使用關(guān)系表
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設(shè)備組合 被試品對象 |
電抗器 63kVA/27kV 六節(jié) |
激勵(lì)變壓器 輸出端選擇 |
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26kV/35kV300mm2 電纜3000m |
使用電抗器二串三并 |
3kV |
總結(jié)：35kV，300平方毫米3000m的選型結(jié)果是XZB-378kVA/162kV/54kV調(diào)頻式串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置
華意電力運(yùn)用獨(dú)有的低干擾技術(shù)，消除了變頻串聯(lián)諧振設(shè)備高頻諧波干擾的難題，實(shí)測諧波含量低于0.3%，輸出為純正弦波，可監(jiān)測峰值
，能確保高價(jià)值的電力設(shè)備不因高頻諧波干擾而損壞。超低諧波含量，體積小重量輕的串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置就在華意電力。
各種大型電力變壓器、電力電纜、汽輪及水輪發(fā)電機(jī)及其它容性設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)都必須嚴(yán)格按試驗(yàn)規(guī)程定期進(jìn)行。在工頻條件下，由于被試品電容量較大，或者試驗(yàn)電壓要求較高，對試驗(yàn)裝置的電源容量相應(yīng)的也有較高的要求，傳統(tǒng)的工頻耐壓裝置往往單件體積大，重量重，不便于現(xiàn)場搬運(yùn)，而且不便于任意組合，靈活性較差。目前，比較好的方法是采用串聯(lián)諧振的方法進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。
串聯(lián)諧振電源在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的優(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(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。
2. 設(shè)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(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)重量和體積大大減少，一般為普通試驗(yàn)裝置的1/5-1/10。
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(dāng)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(yàn)電流的1/Q。而并聯(lián)諧振或者試驗(yàn)變壓器方式做耐壓試驗(yàn)時(shí)，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流，擊穿電流相差數(shù)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)的憂患。
5. 不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。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(fù)電壓的再建立過程很長，很容易在再次達(dá)到閃落電壓前斷開電源，這種電壓的恢復(fù)過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且，不會(huì)出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。
串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置主要特點(diǎn)說明
1. 調(diào)頻及功率原件使用最先進(jìn)的日本進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)元器件；
2. 充分利用公司現(xiàn)有資源，完全獨(dú)立自主開發(fā)和設(shè)計(jì)及生產(chǎn)該設(shè)備的所有組成部分：變頻電源、勵(lì)磁變壓器、高壓電抗器、電容補(bǔ)償器和高精度電容分壓器；
3. 具備全自動(dòng)、全手動(dòng)以及半自動(dòng)的多種功能，可任意切換使用；
4. 具備試驗(yàn)電壓、加壓時(shí)間、報(bào)警電流整定、頻率范圍、起始電壓的設(shè)置；
5. 具備放電保護(hù)功能，在視頻發(fā)生閃絡(luò)時(shí)，或其他原因造成的諧振回路突然失諧，變頻控制電源立即自動(dòng)快速切斷輸出，并顯示保護(hù)類型和閃絡(luò)電壓值；
6. 測量顯示輸出電壓、輸出頻率及加壓時(shí)間、、保護(hù)動(dòng)作類型等相關(guān)信息，在試驗(yàn)完成時(shí)電壓自動(dòng)下降到零位；
7. 大液晶全中文界面平臺(tái)技術(shù)，全觸摸屏操作，數(shù)據(jù)保存。
因?yàn)槎嗄陮Ｗ⒂诖?lián)諧振裝置的研發(fā)生產(chǎn)，所以四方國瑞在技術(shù)、質(zhì)量、服務(wù)都是變頻串聯(lián)諧振裝置的上上選！
