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              串聯諧振耐壓試驗裝置原理
              2021-07-12

              變頻串聯諧振耐壓試驗裝置原理 多年來,大容量用電設備(如大型發電機組、電力變壓器、電力電容器、GIS、電力電纜等)的絕緣耐壓和工頻耐壓的測試。 ) 在一定的頻率范圍內具有一定的等效性,這使得利用變頻測試裝置的電感與被測產品的電容串聯產生諧振電壓,可以進行交流耐壓測試,并且由于激勵測試裝置電壓低,重量輕,非常方便在施工現場使用?,F就變頻串聯諧振試驗裝置的原理、特點及實際應用中的一些經驗進行說明。


              1、變頻串聯諧振耐壓試驗裝置原理


              變頻串聯諧振耐壓試驗裝置原理


              從電工知識中得到:Uc=I/ωC,UL=I*ωL,UR=I*R,U=Uc+UL+UR,當LRC串聯電路中的感抗等于樣品的容抗時,樣品電容器中的磁場能量和電場能量相互補償,樣品所需的無功功率全部由電抗器提供,電源僅提供回路的有功損耗。電源電壓與諧振回路電流同相,電感上的壓降等于電容上的壓降,但相位相反。從圖1可以看出,當ωL=1/ωc時,環路的諧振頻率f=1/2π√LC,即電路中發生串聯諧振,電源提供很小的激勵電壓。電壓和電源頻率是諧振頻率。


              變頻串聯諧振耐壓試驗裝置


              2、變頻串聯諧振耐壓試驗裝置的特點


              利用串聯諧振原理在回路中產生高壓,一般頻率為30~300Hz。


              當被測設備的電源頻率(f)、電感(L)和電容(C)滿足下式時,環路處于串聯諧振狀態。此時:f=1/2π√LC,回路中的電流為I=Ulx/R,測試設備電壓為Ucx=I/ωCx。輸出電壓與激勵電壓的比值是測試電路的品質因數:Q=Ucx/Ulx=(ωL)/R。由于測試電路中的電阻R很小,測試電路的品質因數非常高。大的。一般正常情況下可以達到50以上,輸出電壓是勵磁電壓的50倍,所以用較小容量的試驗變壓器可以獲得較高的試驗電壓。解決了一般交流耐壓試驗中試驗變壓器容量不能滿足試驗要求的問題。這時候電容和電感的關系是ωL=1/ωc,因為對于某個樣品來說,電容是固有的,而且測試用的可調電感的價格也很貴,所以解決問題的辦法介紹改變工頻電路的諧振頻率,在初始電壓下調整電路的頻率,觀察當Uc的變化達到最大值時,隨著頻率的升高或降低,諧振電壓會降低。此時的頻率為諧振頻率。該電壓為諧振點電壓,增加激勵電壓可以提高諧振電壓,從而達到測試電壓的目的。另外,由于測試電路處于諧振狀態,電路本身具有很好的濾波效果,電源波形中的諧波成分在器件兩端大大降低,從而輸出良好的正弦波形。當測試樣品放電或擊穿時,即電路中間值電容短路,諧振條件被破壞,電壓下降明顯,恢復電壓上升緩慢,樣品無瞬態過電壓發生,電源提供的短路電流受電抗的影響。限制和減少,從而限制對被測設備的損壞程度。


              3、串聯諧振耐壓試驗裝置的幾種應用


              某火電廠155WM發電機采用變頻串聯諧振試驗裝置進行工頻交流耐壓試驗。發電機的單相定子繞組接地電容經測量為 285nF。根據50HZ的工頻耐壓要求,需要定制兩個標準電感L1=L2=14H。
              耐壓試驗時,根據計算出的頻率在初始電壓下調整頻率。首先檢查接地。串聯諧振接地必須良好。測試設備的接地點和發電機鐵芯的接地點必須連接在一起。此外,測溫元件和發電機轉子也應接地,但在開始調頻實驗時結果并不理想。頻率不滿足工頻要求。斷開電源后,檢查外部接線是否正確。懷疑是安放了兩個反應堆。由于兩個電抗器的互感,感抗值發生了變化。重新調整電抗器的距離和位置,找到工頻處的50HZ諧振點,開始升壓。達到允許耐壓值后,保持一分鐘,工頻耐壓試驗順利通過。通過這次試驗,在大型高壓電機的耐壓試驗中積累了寶貴的經驗。


              4、變頻串聯諧振裝置耐壓試驗注意事項


              4.1.調整測試頻率


              測試器件與被測產品形成的電路的諧振頻率是確定的,有時被測產品的頻率可能不滿足被測產品所需的頻率。由公式:ωL=1/ωC,為了滿足頻率要求,有調整電感和改變電容兩種方式。但是,因為可調電感的設備價格要高很多,所以采用并聯電容的方法。


              在施工現場,并聯電容的來源有耦合電容、開關分斷電容等,在選擇并聯電容時,必須考慮并聯電容能承受試驗電壓的考驗,電容的大小必須使測試電壓的頻率符合規定。例如,對于變壓器耐壓試驗,一般要求試驗頻率在工頻,即45-60HZ。從串聯諧振條件來看:LC=1/ω,因為L=2*131=262H,所以C約為27000-48000pF。根據介質損耗測試數據,變壓器的高低電容一般小于27000pF,顯然不能滿足諧振條件。例如,我們在做某主變壓器220KV中性點套管耐壓試驗時,根據高低接地電容Cx=18000pF,試驗電壓為72KV,實際情況選用110KV耦合電容(C1 -10000PF)。這樣,C=C1+Cx=28000pF,f=58.8HZ,在規定范圍內,考慮到高壓引線對地的雜散電容,實際測量值略低于計算值?,F場測試數據為f=55.6HZ,與計算值一致。另一個例子是電纜。其耐壓試驗的頻率一般要求在30-75HZ之間。由于不同長度、不同截面的電纜電容不同,需要根據實際情況計算,并聯電容器,改變串并聯電感,使頻率滿足要求。如110KV電纜,YJLW03-64/110,400平方毫米,440米,單芯電容為65nF,可計算出f=2*(65*10*131)=53HZ,在范圍內。如果遇到電纜較短的情況,可以在電容不夠的情況下并聯電容器。


              4.2.提高測試的穩定性


              在應用中發現,當電壓上升到接近試驗電壓時,電壓上升過快并伴隨有較大的電壓波動,甚至會引起電壓保護動作而必須重新開始試驗,不利于設備的安全。但如果電壓保護值設置過大,將無法保護被測設備免受過電壓的影響。根據R-L-C電路的一般頻率特性曲線。


              有兩種方法可以改變這種情況:


              4.2.1、選擇偏離共振頻率進行試驗。我們知道,為了減小試驗變壓器的容量,在選擇Q值時,Q值應盡可能大。但當Q值較大,且偏離諧振頻率時,則相對較慢。因此,我們可以在試驗變壓器容量允許的情況下,選擇偏離諧振頻率進行升壓,以達到降低電壓上升速度的目的。


              4.2.2、調整環路的品質因數。從圖中Q=Uc/U=1/ωCR可以看出,為了降低Q值,必須增加回路電阻。這樣,為了達到試驗電壓,還必須增加勵磁變壓器的輸出容量。因此,應用此方法時,容量必須在許可的條件下。


              4.3.接地電阻要求


              接地線應與接地體可靠連接,接地電阻應小于4Ω。


              五、變頻串聯諧振耐壓試驗的優點


              5.1、體積小、重量輕,適合建筑工地使用。在高電壓等級,電抗器采用積木式結構,便于運輸和現場安裝。


              5.2.被試品擊穿時,諧振條件被破壞,短路電流小,僅為被試品額定電流的1/10,對被試品危害較小。


              5.3.采用單點接地、進線保護、低通道濾波、放電保護等,不僅可以使穩態時的放電或擊穿電流變小,還可以減少瞬態(瞬時)電流的危害,從而保證了設備和人身安全。


              5.4.適用范圍廣??蓪﹄娏﹄娎|、斷路器和開關進行變頻交流耐壓試驗,對大型發電機組、電力變壓器、變壓器、套管等電氣設備進行耐壓試驗,也可用于局部放電試驗和接地電阻測量。


              5.5.變頻串聯諧振試驗裝置先在低電壓下調整諧振點,然后增大電壓幅值達到試驗所需電壓,并能保持諧振點,安全可靠。

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