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串聯(lián)諧振變換器-變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置常見處理
發(fā)布日期：2020-05-09 點(diǎn)擊：1150次
四方國瑞品牌系列變頻串聯(lián)諧振由變頻電源、激磁變壓器、電抗器和電容分壓器組成。被試品的電容與電抗器構(gòu)成串聯(lián)諧振連接方式；分壓器并聯(lián)在被試品上，用于測量被試品上的諧振電壓，并作過壓保護(hù)信號；調(diào)頻功率輸出經(jīng)激勵變壓器耦合給串聯(lián)諧振回路，提供串聯(lián)諧振的激勵功率。
1、諧振電源產(chǎn)品大多都是高壓試驗(yàn)設(shè)備，要求由高壓試驗(yàn)專業(yè)人員使用，使用前應(yīng)仔細(xì)閱讀使用說明書，并經(jīng)反復(fù)操作訓(xùn)練。
2、操作人員應(yīng)不少于2人。使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守本單位有關(guān)高壓試驗(yàn)的安全作業(yè)規(guī)程。
3、為了保證試驗(yàn)的安全正確，除必須熟悉本產(chǎn)品說明書外，還必須嚴(yán)格按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)操作。
4、各聯(lián)接線不能接錯，特別是接地線不能接錯。否則可導(dǎo)致試驗(yàn)裝置損壞。
5、本裝置使用時(shí)，輸出的是高電壓或超高電壓，必須可靠接地，注意操作安全距離。
1、風(fēng)扇不能啟動：1）急停、故障保護(hù)、失諧保護(hù)后，沒有按“故障復(fù)位”；2）內(nèi)部溫度過高，功率元件熱保護(hù)；排除方法：關(guān)斷儀器電源，將儀器靜置30分鐘左右，重新開啟電源，按儀器面板上的“復(fù)位”鍵，再啟動儀器。如果依然不能啟動風(fēng)扇，請和聯(lián)系，不可拆卸儀器！
2、自動調(diào)諧不能完成，找不到諧振點(diǎn)：現(xiàn)象：調(diào)諧曲線完全是一條直線，調(diào)諧完成后儀器提示沒有諧振點(diǎn)。原因：回路接地不好，試驗(yàn)回路接線錯誤，裝置某一儀器開路。排除方法：1）檢查接地裝置可靠，接地連接線是否有斷開點(diǎn)；2）檢查勵磁變壓器的高低壓線圈的通斷；（低壓繞組阻值;高壓繞組阻值每個(gè)輸出端對高壓尾）3）檢查每一只電抗器的通斷；(每個(gè)繞組阻值)4）檢查分壓器的信號線的通斷；（1孔對芯，2孔對外殼分別導(dǎo)通；1孔對2孔斷開）5）檢查分壓器的高低壓電容臂的通斷；（高、低壓電容量）6）裝置自身升壓時(shí)沒有諧振點(diǎn)，還需要檢查補(bǔ)償電容器（選配）的通斷；如果所有部件正常，依然沒有諧振點(diǎn)，請和廠家聯(lián)系，不可拆卸儀器！
3.不能升壓到試驗(yàn)電壓：現(xiàn)象：1）調(diào)諧曲線是一條直線，有較低的尖峰；2）試驗(yàn)時(shí)低壓電壓較高，高壓卻較低，甚至在沒有升到試驗(yàn)電壓時(shí)，低壓電壓已經(jīng)到達(dá)額定電壓，回路自動降壓；原因：1）電抗器與試品電容量不匹配，沒有準(zhǔn)確找到諧振點(diǎn)；2）試品損耗較高，系統(tǒng)Q值太低；3）勵磁變壓器高壓輸出電壓較低；4）高壓連接線過長或沒有采用高壓防電暈錫箔管；排除方法：1）將補(bǔ)償電容器（選配）并接入試驗(yàn)回路，加大回路電容量；2）盡可能將多只電抗器串聯(lián)，提高回路電感量；3）提高勵磁變壓器的輸出電壓；4）干燥處理被試品，提高被試品的絕緣強(qiáng)度，減少回路的有功損耗；5） 一般在設(shè)備較高電壓輸出時(shí)，采用高壓防電暈錫箔管，或?qū)⑵胀ǜ邏狠敵鼍€改為較短的連線，一般不超過5米。如果全部處理完后，依然不能解決問題，請和廠家聯(lián)系，不可拆卸儀器！
串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在高壓耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用大大降低了高壓耐壓試驗(yàn)的難度。傳統(tǒng)高壓耐壓試驗(yàn)有著試驗(yàn)設(shè)備大，不易搬動，試驗(yàn)效率慢等缺點(diǎn)。串聯(lián)諧振高壓耐壓試驗(yàn)裝置很好的克服了傳統(tǒng)高壓耐壓試驗(yàn)的缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上有了更大的改進(jìn)，也讓高壓耐壓試驗(yàn)變的更加有效率。
針對220Kv高壓套管和主變壓器、隔離開關(guān)等電氣設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)，串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置具備寬泛的適用范圍，同樣也是各個(gè)高壓試驗(yàn)部門、電力承裝修試工程單位非常實(shí)用且好用的高壓耐壓測試設(shè)備。
串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置具備這電源容量小，設(shè)備體積重量小，改善輸出電壓波形，防止大的短路電流燒傷故障點(diǎn)，以及不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓的試驗(yàn)優(yōu)勢特點(diǎn)。特別是它的改善輸出波形，防止大短路電流燒傷故障點(diǎn)和不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓的優(yōu)勢，讓高壓耐壓試驗(yàn)變的非常安全可靠。這是因?yàn)橹C振電源為諧振式濾波電路，因此不僅能夠改善處處電壓的波形畸變還能得到非常好的正弦波形，從而防止了諧波峰值對被試品的無擊穿。試驗(yàn)處在串聯(lián)諧振狀態(tài)時(shí)，被試品的絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，電路會馬上脫諧，回路電流迅速下降到正常試驗(yàn)電流的很小倍，讓串聯(lián)諧振能快速找到絕緣弱點(diǎn)，又防止了短路電流燒傷故障點(diǎn)的隱患。當(dāng)被試品發(fā)生擊穿時(shí)，因?yàn)槭チ酥C振的條件，因此高電壓也馬上消失了，并且不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。
此設(shè)備是電氣多年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)與市場客戶反饋升級的新一代交流耐壓諧振試驗(yàn)裝置，區(qū)別于以前設(shè)備黑白屏觸摸模擬數(shù)字處理控制靈敏度低，輸入電源只能單項(xiàng)選擇。該交流耐壓諧振試驗(yàn)裝置人機(jī)界面采用32位RISC CPU和精簡的LINX內(nèi)核，大屏真彩圖形格式，試驗(yàn)諧振頻率曲線、升壓曲線、計(jì)時(shí)曲線真實(shí)有效反饋與界面，保護(hù)功能更靈敏，zui大優(yōu)點(diǎn)是不受輸入電源限制220V與380V都可做為設(shè)備工作電源。
二、被試品對象
1、10kV，240mm2及以下，3km電纜交流耐壓試驗(yàn)，zui大電容量≤1.03μF，試驗(yàn)頻率為30-300Hz，zui高試驗(yàn)電壓22kV。
2、35kV，300mm2及以下，1km電纜交流耐壓試驗(yàn)，zui大電容量≤0.1945μF，試驗(yàn)頻率為30-300Hz，zui高試驗(yàn)電壓52kV。
3、110kV，300mm2及以下，0.6km電纜交流耐壓試驗(yàn)，zui大電容量≤0.044μF，試驗(yàn)頻率為30-300Hz，zui高試驗(yàn)電壓128kV。
4、110kV，22000kVA電力變壓器的交流耐壓試驗(yàn)，zui大電容量≤0.015μF，試驗(yàn)頻率為45-65Hz，zui高試驗(yàn)電壓160kV。
5、110kV多組合開關(guān)柜、互感器、絕緣子、穿墻母排、GIS多組合高壓開關(guān)，交流耐壓試驗(yàn)試驗(yàn)頻率為45-65Hz，zui高試驗(yàn)電壓264kV。
變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備適用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV聚己烯電力電纜交流耐壓試驗(yàn)。適用于60KV、220KV，500KVGIS交流耐壓試驗(yàn)。適用于大型變壓器，發(fā)電機(jī)組工頻耐壓試驗(yàn)；電力變壓器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)；接地電阻測量。
其實(shí)即使已經(jīng)知道變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置的測量效果特別好，或者說雖然比較簡單之后，在使用之前一定需要了解一下正確操作變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置的方式有什么?總不能說自己在購買變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置之后連它的最基本操作方案都不知知道，這種問題一旦出現(xiàn)之后就會導(dǎo)致變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置的性能降低，那么正確使用變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置的方式都是什么呢?
第一，在使用變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置之前一定要檢測一下它的線路問題，因?yàn)橹按蠹覜]有使用變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置，將它放在庫房里很久時(shí)間了。它的表面或許會有灰塵，也會有一些損傷，因此在使用變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置時(shí)能夠?qū)λ镊[片進(jìn)行檢查，看下是否齊備之后，也就能夠保證，使用時(shí)不會出現(xiàn)問題。
第二，大家在使用變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置時(shí)也需要提前進(jìn)行測試，測試的目的就防止了，因?yàn)殚L時(shí)間不使用變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置而導(dǎo)致它的性能不穩(wěn)定，一會強(qiáng)一會弱都會導(dǎo)致被測設(shè)備的安全性問題，甚至也會直接導(dǎo)致社被失去了原有的的測試價(jià)值，所以當(dāng)大家在選擇變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置時(shí)一定要了解一下它的內(nèi)部零件是否完整，而且將設(shè)備與變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置連接在一起時(shí)，也需要再三確定一下，線路是否有問題?將這些方面都考慮清楚之后，自然能夠達(dá)到一個(gè)非常好的測量效果。
不會因?yàn)檫B具體的操作都不知道，而讓自己受到相應(yīng)的損失，這種問題一旦出現(xiàn)的話也會導(dǎo)致工廠的生產(chǎn)效率下降，甚至說會直接砸掉操作比較方便，性能比較穩(wěn)定的變頻串聯(lián)諧振交流耐壓裝置。
隨著大量非線性負(fù)荷在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，電能質(zhì)量變得越來越重要。電能質(zhì)量最常見的問題就是諧波污染。諧波通常是由應(yīng)用于國內(nèi)工業(yè)的非線性負(fù)載的使用造成的。
由于低成本和結(jié)構(gòu)簡單，無源濾波器是傳統(tǒng)的用來抑制諧波電流和無功補(bǔ)償?shù)闹饕绞?。然而，無緣電力濾波器有好多缺點(diǎn)，例如：型號太大，負(fù)載阻抗間的串并聯(lián)諧振。有源濾波器(APF)比無源濾波器有明顯的優(yōu)點(diǎn)。他們能更有效的抑制諧波和提高電能質(zhì)量。混合型有源電力濾波器，由于有效克服了開關(guān)器件容量和成本等方面的限制，能夠很好地滿足高壓大功率系統(tǒng)諧波治理和無功補(bǔ)償?shù)囊?，同時(shí)兼顧了無源濾波器和有源濾波器兩者的長處，具有較高的性價(jià)比。
本文提出了一種串聯(lián)諧振注入式混合型有源電力濾波器(SRIHAPF)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1所示，該結(jié)構(gòu)通過一組單調(diào)諧濾波支路代替注入式結(jié)構(gòu)的濾波電容能夠很好的抑制諧波電流和補(bǔ)償無功功率，從而避免了電網(wǎng)諧波電壓的放大現(xiàn)象?；趥鹘y(tǒng)的混合型有源濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在諧波電流源控制的APF兩端并聯(lián)了一個(gè)小電感諧振電路，該部分對諧波呈現(xiàn)低阻抗特性，有利于諧波電流的注入。由于新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的無源濾波器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，APF不必承受基波電壓。因此APF的功率等級得到了有效的降低。
一、注入式結(jié)構(gòu)的電氣模型及濾波原理
圖1所示的串聯(lián)諧振注入式混合型有源電力濾波器與傳統(tǒng)的注入式結(jié)構(gòu)相比[8]，具有更高的諧波電流注入能力，并且當(dāng)電網(wǎng)諧波電壓較高時(shí)仍能夠安全穩(wěn)定地工作。為便于理論分析，本文建立了注入式混合型有源電力濾波器的統(tǒng)一電氣模型，并從串聯(lián)諧振支路諧波分壓的角度探討了新型結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。
(一)注入式結(jié)構(gòu)的電氣模型
在注入式結(jié)構(gòu)的混合型有源電力濾波器中：假設(shè)電源諧波電壓為USh;電網(wǎng)阻抗為ZSh;將負(fù)載看成諧波電流源ILh;而有源部分被控制為一個(gè)理想的諧波電壓源U1。則從帶有注入式結(jié)構(gòu)的混合型有源電力濾波器的諧波域單相電氣模型可以知道，其中ISh、ILh、IPh、ICh、IRh和IGh分別為電網(wǎng)支路、負(fù)載支路、并聯(lián)無源支路、有源支路、基波串聯(lián)諧振電路和注入支路的電流，ZSh、ZPh、ZGh、ZRh分別為電網(wǎng)阻抗、無源部分阻抗、有源注入支路等效阻抗和基波串聯(lián)諧振電路阻抗。
(二)基波諧振支路諧波分壓的分析
基波諧振支路的諧波分壓主要來源于兩個(gè)方面，一方面是電網(wǎng)諧波電壓在基波諧振支路的分壓，另一個(gè)方面是由于注入支路調(diào)諧頻率附近的諧波電壓被嚴(yán)重放大，造成基波諧振支路諧波含量急劇增加
在基波頻率處由于L1調(diào)諧在低頻段和固定值，大量的基波無功功率流經(jīng)電感L1而不通過APF。因此APF承受的基波電壓得到了有效的降低，APF的電壓等級也得到了很好的改善。
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諧波注入部分為諧振電路，由于電感的存在，提高了注入電容值，降低了基波諧振支路的諧波分壓值，還可以有效避免電網(wǎng)低頻諧波電壓的放大現(xiàn)象，而且還不會產(chǎn)生諧波環(huán)流，大大降低了基波諧振支路的諧波分壓。
二、仿真結(jié)果
為驗(yàn)證本文所提出的SRIHAPF結(jié)構(gòu)的諧波處理及無功補(bǔ)償?shù)挠行裕凑丈鲜鼋Y(jié)構(gòu)和原理，利用Matlab/Simulink進(jìn)行仿真。對于在特定條件下的低功率因數(shù)和5次、7次、11次、13次諧波在10KV網(wǎng)絡(luò)中，模擬仿真所使用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在圖1中顯示出來的。兩組無源濾波器在250-350HZ內(nèi)調(diào)整，仿真條件是在線電壓Ush=10KV，50hz，5、7、11、13為主要的諧波電流。
三、結(jié)束語
本文提出了一種適用于中高壓電力系統(tǒng)的新型并聯(lián)混合型有源濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的混合型有源濾波器相比，SRIHAPF的諧波注入能力具有更大的優(yōu)越性，從而確保了系統(tǒng)在諧波含量較大時(shí)仍能安全穩(wěn)定的運(yùn)行。通過分析可知，SRIHAPF對電網(wǎng)等效阻抗與無緣支路間可能的諧振具有良好的抑制效果，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)的可行性及本文分析的正確性。
對于理想的L、C元件，串聯(lián)諧振發(fā)生時(shí)，L、C元件上的電壓大小相等、方向相反，總電壓等于0(諧振阻抗為零)。而并聯(lián)諧振發(fā)生時(shí)，L、C元件中的電流大小相等、方向相反，總電流等于0(諧振阻抗為無窮大)，故有如題的稱呼。 無論是串聯(lián)還是并聯(lián)諧振，在諧振發(fā)生時(shí)，L、C之間都實(shí)現(xiàn)了完全的能量交換。即釋放的磁能完全轉(zhuǎn)換成電場能儲存進(jìn)電容;而在另一時(shí)刻電容放電，又轉(zhuǎn)換成磁能由電感儲存。 在串聯(lián)諧振電路中，由于串聯(lián)——L、C流過同一個(gè)電流，因此能量的交換以電壓極性的變化進(jìn)行;在并聯(lián)電路中，L、C兩端是同一個(gè)電壓，故能量的轉(zhuǎn)換表現(xiàn)為兩個(gè)元件電流相位相反。 諧振時(shí)電感和電容還是兩個(gè)元件，否則不能進(jìn)行能量交換;但從等效阻抗的角度，是變成了一個(gè)元件：數(shù)值為零或無窮大的電阻。對于理想的L、C元件，串聯(lián)諧振發(fā)生時(shí)，L、C元件上的電壓大小相等、方向相反，總電壓等于0(諧振阻抗為零)。而并聯(lián)諧振發(fā)生時(shí)，L、C元件中的電流大小相等、方向相反，總電流等于0(諧振阻抗為無窮大)。故有如題的稱呼。
無論是串聯(lián)還是并聯(lián)諧振，在諧振發(fā)生時(shí)，L、C之間都實(shí)現(xiàn)了完全的能量交換。即釋放的磁能完全轉(zhuǎn)換成電場能儲存進(jìn)電容;而在另一時(shí)刻電容放電，又轉(zhuǎn)換成磁能由電感儲存。
在串聯(lián)諧振電路中，由于串聯(lián)——L、C流過同一個(gè)電流，因此能量的交換以電壓極性的變化進(jìn)行;在并聯(lián)電路中，L、C兩端是同一個(gè)電壓，故能量的轉(zhuǎn)換表現(xiàn)為兩個(gè)元件電流相位相反。
諧振時(shí)電感和電容還是兩個(gè)元件，否則不能進(jìn)行能量交換;但從等效阻抗的角度，是變成了一個(gè)元件：數(shù)值為零或無窮大的電阻。 對于理想的L、C元件，串聯(lián)諧振發(fā)生時(shí)，L、C元件上的電壓大小相等、方向相反，總電壓等于0(諧振阻抗為零)。而并聯(lián)諧振發(fā)生時(shí)，L、C元件中的電流大小相等、方向相反，總電流等于0(諧振阻抗為無窮大)。故有如題的稱呼。
無論是串聯(lián)還是并聯(lián)諧振，在諧振發(fā)生時(shí)，L、C之間都實(shí)現(xiàn)了完全的能量交換。即釋放的磁能完全轉(zhuǎn)換成電場能儲存進(jìn)電容;而在另一時(shí)刻電容放電，又轉(zhuǎn)換成磁能由電感儲存。
在串聯(lián)諧振電路中，由于串聯(lián)——L、C流過同一個(gè)電流，因此能量的交換以電壓極性的變化進(jìn)行;在并聯(lián)電路中，L、C兩端是同一個(gè)電壓，故能量的轉(zhuǎn)換表現(xiàn)為兩個(gè)元件電流相位相反。
諧振時(shí)電感和電容還是兩個(gè)元件，否則不能進(jìn)行能量交換;但從等效阻抗的角度，是變成了一個(gè)元件：數(shù)值為零或無窮大的電阻。
四方國瑞是國內(nèi)專業(yè)的電力承裝(修、試)資質(zhì)及電力承試設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)企，專業(yè)針對不同電壓等級的試驗(yàn)需求，定制不同配置的電氣試驗(yàn)產(chǎn)品。四方國瑞24小時(shí)為您服務(wù)：027-61903638。
