串聯(lián)諧振方案
為什么要對變壓器做串聯(lián)諧振實驗
發(fā)布日期：2020-05-08 點擊：1981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)諧振實驗是鑒定電力設(shè)備絕緣強度最有效和最直接的方法。
電力設(shè)備在運行中，絕緣長期受著電場、溫度和機械振動的作用會逐漸發(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)防性實驗方法，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，但其他試驗方法的試驗電壓往往都低于電力設(shè)備的工作電壓，作為安全運行的保證還不夠有力。直流耐壓試驗雖然試驗電壓較高，能發(fā)現(xiàn)一些絕緣的弱點，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使用直流作實驗就不一定能夠發(fā)現(xiàn)，例如發(fā)電機的槽部缺陷在直流下就不易被發(fā)現(xiàn)。交流耐壓試驗符合電力設(shè)備在運行中所承受的電氣狀況，同時交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高，因此通過實驗后，設(shè)備有較大的安全裕度，所以這種試驗已成為保證安全運行的一個重要手段。 但是由于串聯(lián)諧振試驗所采用的試驗電壓比運行電壓高的多，過高的電壓會使絕緣介質(zhì)損失增大、發(fā)熱、放電，會加速絕緣缺陷的發(fā)展，因此，某種意義上來講，串聯(lián)諧振實驗是一種破壞性試驗。
在進(jìn)行串聯(lián)諧振試驗之前，必須預(yù)先進(jìn)行各項非破壞性試驗，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，對各項試驗結(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，以免在實驗過程中，發(fā)生絕緣擊穿，擴大絕緣缺陷，延長檢修時間，增加檢修工作量。
首先，高電壓，大容量設(shè)備進(jìn)行串聯(lián)諧振試驗時所需的試驗設(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)場試驗的需求，所以變壓器現(xiàn)場試驗廣泛使用串聯(lián)諧振耐壓試驗方法。
串聯(lián)諧振耐壓試驗時考核變壓器、電抗器和電壓互感器等設(shè)備電氣強度的一個重要試驗項目。以變壓器為例，工頻交流耐壓試驗只檢查了繞組絕緣的電氣強度，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。串聯(lián)諧振耐壓試驗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電壓來檢驗變壓器的主絕緣和縱絕緣。特別是對中性點分級絕緣的變壓器，由于不能采用外施高壓進(jìn)行工頻交流耐壓試驗，其主絕緣和縱絕緣均由感應(yīng)耐壓試驗來考核。
為了提高試驗電壓，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)諧振耐壓試驗時，若欲使磁通密度不變，當(dāng)電壓增加一倍時，頻率就要相應(yīng)的增加一倍。因此感應(yīng)耐壓試驗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)電機組。它是由一個電動機拖動到一個高頻的發(fā)電機所組成。發(fā)電機組的調(diào)壓是通過改變勵磁機的勵磁變阻器，用勵磁機來調(diào)節(jié)對發(fā)電機轉(zhuǎn)子的勵磁，從而達(dá)到發(fā)電機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.繞線式異步電動機反拖取得兩倍頻的試驗電源。這種方法稱為反拖法。它實際上是將繞線式異步電動機作為異步變頻機應(yīng)用的一個例子。
3.用三項繞組接成開口三角形取得三倍頻試驗電源。這是現(xiàn)場進(jìn)行感應(yīng)耐壓試驗較易實現(xiàn)的一種方法。它們可以是3臺單項變壓器組合而成，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)耐壓試驗電源，具有顯著優(yōu)點。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)電機及其它容性設(shè)備的交流耐壓實驗都必須嚴(yán)格按實驗規(guī)程定時進(jìn)行。在工頻條件下，因為被試品電容量較大，或者實驗電壓要求過高，對實驗設(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，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)行耐壓實驗。
串聯(lián)諧振試驗裝置具有過壓、過流、零位啟動。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閃落保護(hù)動作并能記下閃落電壓值，以供試驗分析。串聯(lián)諧振試驗裝置共有四種工作模式：全自動模式、手動模式、自動調(diào)諧手動升壓模式，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，同時使得人機交換界面更加人性化。
串聯(lián)諧振試驗裝置原理圖
我們已知，在回路頻率 f＝1/2π
時，回路產(chǎn)生諧振，此時試品 上的電壓是勵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)生較高的試驗電壓。
例：對35kV，300平方毫米3000m，電容量≤0.58μF，試驗電壓52KV：
試驗電流 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)諧振試驗裝置
華意電力運用獨有的低干擾技術(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)電機及其它容性設(shè)備的交流耐壓試驗都必須嚴(yán)格按試驗規(guī)程定期進(jìn)行。在工頻條件下，由于被試品電容量較大，或者試驗電壓要求較高，對試驗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，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。
串聯(lián)諧振電源在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的優(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1/5-1/10。
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。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，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(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，不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。
串聯(lián)諧振試驗裝置主要特點說明
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，完全獨立自主開發(fā)和設(shè)計及生產(chǎn)該設(shè)備的所有組成部分：變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器、電容補償器和高精度電容分壓器；
3. 具備全自動、全手動以及半自動的多種功能，可任意切換使用；
4. 具備試驗電壓、加壓時間、報警電流整定、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，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、輸出頻率及加壓時間、、保護(hù)動作類型等相關(guān)信息，在試驗完成時電壓自動下降到零位；
7. 大液晶全中文界面平臺技術(shù)，全觸摸屏操作，數(shù)據(jù)保存。
因為多年專注于串聯(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！
