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(yīng)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(yù)防性試驗 如發(fā)電機,、電力變壓器主變,、GIS和交聯(lián)動力電纜、母線,、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、縣級高壓試驗部門及電力安裝,、修試工程單位理想的耐壓設(shè)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(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)點：

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，試驗所需的電源功率只有試驗容量的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變壓器,，而且,，諧振激磁電源只需試驗容量的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,。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當(dāng)試品的絕緣弱點被擊穿時,，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,，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)諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患,。

5,、不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。試品發(fā)生擊穿時,，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,，很容易在再次達到閃絡(luò)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，不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓,。

（二）調(diào)頻諧振裝置主要功能及其技術(shù)特點：

1,、裝置具有過壓、過流,、零位啟動,、系統(tǒng)失諧（閃絡(luò)）等保護功能，過壓過流保護值可以根據(jù)用戶需要整定,，試品閃落時閃落保護動作并能記下閃絡(luò)電壓值,，以供試驗分析。

2,、整個裝置單件重量很輕,，便于現(xiàn)場使用。

3,、裝置具有三種工作模式,，方便用戶根據(jù)現(xiàn)場情況靈活選擇，提高試驗速度。

工作模式為：全自動模式,、手動模式,、自動調(diào)諧手動升壓模式、

4,、能存儲,，存入的數(shù)據(jù)編號是數(shù)字，方便的幫助用戶識別和查找,。

5,、裝置自動掃頻時頻率起點可以在規(guī)定范圍內(nèi)任意設(shè)定，掃頻方向可以向上,、向下選擇,，同時液晶大屏幕顯示掃描曲線，方便使用者直觀了解是否找到諧振點,。

6,、采用了DSP平臺新技術(shù)，可以方便的根據(jù)用戶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(shù)

（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(xù)工作時間：額定條件下一次性工作60min,；過壓1.1倍1min；

3,、裝置自身品質(zhì)因數(shù)：Q≥30（f=45Hz）

4,、火力發(fā)電機試驗時滿負荷下品質(zhì)因數(shù)：Q>10（與負載相關(guān)）

5、電纜試驗時滿負荷下品質(zhì)因數(shù)：Q>30（與負載相關(guān)）

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

7,、GIS，開關(guān)等試驗滿負荷時品質(zhì)因數(shù)：Q>50（與負載相關(guān)）

8,、輸入電源：單相220V或380V

9,、頻率調(diào)節(jié)范圍：30Hz～300Hz

10、系統(tǒng)測量精度：1.5％

11,、裝置具有過壓,、過流、零位啟動等保護功能

（二）設(shè)備遵循標(biāo)準

《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準》    GB50150-2006

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

《電抗器》                          GB10229.88

《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)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(xiàn)象,。首先,，我們來分析 R、L、C 串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件和諧振時電路的特性,。圖 1 所示 R,、L、C 串聯(lián)電路,，在正弦電壓 U 作用下,，其復(fù)阻抗：

式中電抗 X＝XL—Xc 是角頻率ω的函數(shù)，X 隨ω變化的情況如圖

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

時,、X＜0,，電路為容性；在ω＞ω0時,，X＞0,，電路為感性；在ω＝

ω0時

此時電路阻抗 Z(ω0)＝R 為純電阻,。電壓和電流同相,，我們將電路此時的工作狀態(tài)稱為諧振。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(shù) L,、C 決定的,。與外部條件無關(guān)，故又稱電路的固有頻率,。當(dāng)電源頻率一定時,，可以調(diào)節(jié)電路參數(shù) 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(shù)一定時,，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(shù)

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

Z ω0 = R

呈現(xiàn)為一個純電阻，而且阻抗為小值,。諧振時,，雖然電抗 X＝ XL—Xc=0,，但感抗與容抗均不為零，只是二者相等,。我們稱諧振時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,，它是一個由電路參數(shù) L,、C 決定的量，與頻率無關(guān),。

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

品質(zhì)因數(shù)又稱共振系數(shù),，有時簡稱為 Q 值。它是由電路參數(shù) R,、L,、C 共同決定的一個無量綱的量。

（三）串聯(lián)諧振時的電壓關(guān)系

諧振時各元件的電壓分別為

即諧振時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，電感電壓和電容電壓的數(shù)值都將遠大于外施電壓的值,，所以串聯(lián)諧振又稱電壓諧振,。常見的試品如變壓器、GIS 系統(tǒng),、SF6 斷路器,、電流互感器、電力電纜,、套管等均為容性,，系統(tǒng)配備的電抗器為感性，試驗時先通過調(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,。在實際現(xiàn)場應(yīng)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(tǒng)串聯(lián)諧振的品質(zhì)因數(shù)，U 激為激勵變壓器輸出電壓,。例如：假設(shè)系統(tǒng)串聯(lián)諧振的品質(zhì)因數(shù) 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,，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(tǒng)品質(zhì)因數(shù)

注：1,、本裝置中參數(shù)按國家電力試驗規(guī)程中交接試驗電壓標(biāo)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