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串聯(lián)諧振裝置在電纜試驗中的應(yīng)用

發(fā)布日期：2021-03-09　點(diǎn)擊：3427次

1、在電纜試驗中的應(yīng)用：

城鄉(xiāng)電網(wǎng)中電纜的大量使用，其故障時有發(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)防性試驗做出了新的規(guī)定，用交流耐壓試驗替代原來的直流耐壓試驗，以避免直流試驗的累積效應(yīng)對電纜造成損傷。

很多電纜在交接試驗中按GB50150-2006標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行直流耐壓試驗順利進(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損壞的情況也時有發(fā)生。交流耐壓試驗因其電場分布符合運(yùn)行實際情況，故對電纜的試驗最為有效。

通常交流電力電纜的電容量較大，試驗電流也很大，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)，更易于實現(xiàn)。因此，電纜現(xiàn)場交流耐壓試驗多利用變頻諧振試驗設(shè)備。可根據(jù)客戶需求制造10KV、35KV、110KV、220KV、500KV電壓等級的串聯(lián)諧振試驗裝置。

2、在發(fā)電機(jī)(電動機(jī))交流耐壓試驗中的應(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,工頻耐壓時電容電流達(dá)到25～35A,試驗設(shè)備容量數(shù)千kVA,采用常規(guī)試驗設(shè)備時，設(shè)備笨重。更為嚴(yán)重的是用常規(guī)大容量試驗設(shè)備時，發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣被擊穿時的故障點(diǎn)短路電流大，會燒損鐵芯，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《高電壓試驗技術(shù)》第一部分6.2.1.1電壓波形的規(guī)定“試驗電壓一般應(yīng)是頻率為45～65Hz的交流電壓，通常稱為工頻試驗電壓。

”為了滿足發(fā)電機(jī)交流耐壓試驗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，同時串聯(lián)諧振試驗裝置的體積、重量和所需要的電源容量遠(yuǎn)低于采用傳統(tǒng)的試驗變壓器，大大減輕了現(xiàn)場試驗的工作量。因此，串聯(lián)諧振試驗裝置將在電力設(shè)備交流耐壓試驗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。事故統(tǒng)計表明沒有進(jìn)行現(xiàn)場耐壓試驗的GIS大都發(fā)生了事故。因此，GIS必須進(jìn)行現(xiàn)場耐壓試驗。

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種試驗方法。其中交流耐壓試驗是GIS現(xiàn)場耐壓試驗最常見的方法，它能夠有效地檢查異常的電場結(jié)構(gòu)(如電極損壞)。

目前，由于試驗設(shè)備和條件所限，現(xiàn)場一般只做交流耐壓試驗。IEC517和GB7674認(rèn)定對SF6氣體絕緣試驗電壓頻率在10～300Hz范圍內(nèi)與工頻電壓試驗基本等效。國內(nèi)外大多采用調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置進(jìn)行GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗。

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)重量和體積大大減小，一般為普通試驗裝置的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，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電流的1/Q。而采用并聯(lián)諧振或者傳統(tǒng)試驗變壓器的方式進(jìn)行交流耐壓試驗時，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、不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。被試品發(fā)生擊穿閃絡(luò)時，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)回路動作，切斷輸出。　勵磁變壓器接線需要準(zhǔn)確：在這種實驗中一般使用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，勵磁變壓器大多是接在低端；如果是同時充當(dāng)中高壓和低壓的耐壓裝置就需要把勵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磁變壓器的低端。

串聯(lián)諧振接線試驗：

勵磁變壓器接線：如果作為電機(jī)的耐壓裝置，串聯(lián)諧振電路應(yīng)當(dāng)連接在勵磁變壓器的低端。在這種狀況下變頻串聯(lián)諧振可以同時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)行耐壓試驗時。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，對于線路的連接一定要格外小心，因為一旦將方向接反或者是接錯位置，輕則實驗失敗或者是設(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:研究實驗原理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激勵電壓UR交流電路總阻抗：ZRjL1C實部為電阻，虛部為電抗2f,f為激勵電壓頻率,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,是一個復(fù)數(shù),實部稱為電阻,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。勵磁變壓器接線需要準(zhǔn)確：在這種實驗中一般使用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，勵磁變壓器大多是接在低端；如果是同時充當(dāng)中高壓和低壓的耐壓裝置就需要把勵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磁變壓器的低端。

串聯(lián)諧振接線試驗：