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1、交流變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置原理及使用,電氣室徐鵬編輯,變頻諧振試驗(yàn)是一種全新的高壓試驗(yàn)方法，利用電抗器與被試品電容實(shí)現(xiàn)串聯(lián)諧振，在被試品上獲得高電壓大電流，是當(dāng)前高電壓試驗(yàn)的一種新的方法和潮流，在國外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。變頻諧振試驗(yàn)適用于大容量、高電壓的電容試品，如發(fā)電機(jī)、大型變壓器、GIS 和高壓交聯(lián)電力電纜等，是用于交接和預(yù)防性試驗(yàn)的現(xiàn)場試驗(yàn)裝置。 變頻諧振升壓裝置由調(diào)頻調(diào)壓電源、激勵變壓器、電抗器、電容分壓器和補(bǔ)償電容器組成。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
2、的激勵功率。 下面是幾個裝置的樣品圖片:,一、工頻諧振變壓器 1、簡介：工頻諧振升壓系統(tǒng)是在工頻條件下使得電感和被試品電容諧振，產(chǎn)生的是工頻高壓，因此，它適合幾乎所有的交流試驗(yàn)場合。工頻諧振升壓系統(tǒng)一般采用調(diào)節(jié)電感的感抗的方式在激勵源的作用下使得電抗器和被試品電容諧振，通常稱為調(diào)感式；也可以采用在被試品兩端并聯(lián)電容器的方式改變被試系統(tǒng)的電容量使得在激勵源的作用下與電抗器諧振，通常稱為調(diào)頻式，還可以同時改變電抗器的感抗和被試系統(tǒng)的電容量使得系統(tǒng)達(dá)到諧振狀態(tài)，通常稱為調(diào)干調(diào)容式。調(diào)感式通常采用調(diào)節(jié)鐵心電抗器的氣隙的方式，可以連續(xù)平滑的調(diào)節(jié)感抗值，操作比較方便；而調(diào)容式不但需要笨重的電容，而且電
3、容不能連續(xù)的調(diào)節(jié)，所以不太適合現(xiàn)場操作。 電力系統(tǒng)中，有的類型的試品的的電容量是幾個固定的量，比如說CVT，它只有幾個固定的電容值，有的試品是根據(jù)試品的容量和電壓等級及其他特征而變化的，比如說發(fā)電機(jī)，變壓器，電纜等。因此，工頻諧振大多分為兩類，一類為電抗器電抗值需要連續(xù)可調(diào)節(jié)的，另一種只需要電抗值在幾個固定值之間選選擇的。第一類主要適合發(fā)電機(jī)，第二類主要適合CVT。,2、發(fā)電機(jī)用工頻諧振升壓系統(tǒng) 1）概述：隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，300MW 及以上大型發(fā)電機(jī)組，已經(jīng)成為我國的主力發(fā)電機(jī)組，600MW的和更大容量的發(fā)電機(jī)組在我國也已有相當(dāng)?shù)臄?shù)量。由于單機(jī)容量的增大，勢必使發(fā)電機(jī)繞組對地電容量也增大
4、。大容量水輪發(fā)電機(jī)的單相對地電容量已達(dá)1.7-2.5F，工頻耐壓試驗(yàn)時，電容電流達(dá)到25-30A（如三峽發(fā)電機(jī)的電容電流達(dá)36A）。如采用常規(guī)高壓試驗(yàn)設(shè)備，試驗(yàn)電源及試驗(yàn)變壓器、調(diào)壓器等容量高達(dá)數(shù)千個千伏安，不僅設(shè)備笨重，而且也無如此大容量的調(diào)壓設(shè)備，現(xiàn)場試驗(yàn)電源也很難解決，工作極不方便。 為了滿足大容量電氣設(shè)備試驗(yàn)需要，采用諧振原理，用可調(diào)激勵電抗與被試設(shè)備對地電容匹配，形成諧振。并聯(lián)諧振時，容性支路和感性支路的電流相等且相位相反，而容量是電源總?cè)萘康腝 倍。串聯(lián)諧振時，試品電壓Vc 和可調(diào)激勵電抗器電壓VL 大小相等相位相反，為激勵電壓的Q 倍。因而試驗(yàn)電源承擔(dān)的容量，就只是有功分量，即
5、為試品所需容量的1/Q。這樣，調(diào)壓設(shè)備容量，電源容量將大大減小，僅為被試品容量的1/Q 倍。因?yàn)樵囼?yàn)所需的電壓只能是工頻電壓，所以只能采用調(diào)節(jié)電抗器電感的方式來調(diào)諧。 請看發(fā)電機(jī)用工頻諧振升壓系統(tǒng)圖例：,2、CVT 用工頻諧振升壓系統(tǒng) 1）、概述：隨著電力系統(tǒng)電壓等級的不斷增加和電容式電壓互感器（CVT）技術(shù)的不斷成熟，電容式電壓互感器（CVT）得到不斷的推廣。采用傳統(tǒng)的方式對電容式電壓互感器（CVT）進(jìn)行校驗(yàn)，由于電容式電壓互感器（CVT）的主電容量比較大，一0.0050.02uF，因此，對試驗(yàn)電源的容量要求就很高，通常為幾十甚至上百千伏安，現(xiàn)場往往難得找到這么大容量的電源，而且，這么大
6、容量的電源重量為幾百公斤甚至上噸級，不易于搬動，不易于現(xiàn)場試驗(yàn)。因此，能找到一種易于搬動且要求電源容量較低的試驗(yàn)電源成了電容式電壓互感器（CVT）現(xiàn)場校驗(yàn)的一種迫切要求， CVT串聯(lián)諧振升壓裝置就是為此而設(shè)計的。 CVT串聯(lián)諧振升壓裝置采用了串聯(lián)諧振的原理，使得所需電源的容量大為降低，而且采用多節(jié)電抗器串聯(lián)的方式，使得現(xiàn)場搬運(yùn)更為方便。 請看CVT 用工頻諧振升壓系統(tǒng)圖例：,二、調(diào)頻調(diào)感型諧振升壓系統(tǒng) 1、簡介：諧振升壓系統(tǒng)在應(yīng)用過程中，有時需要做工頻試驗(yàn)，有時又可以進(jìn)行變頻試驗(yàn)，這就要求諧振升壓系統(tǒng)本身既能工作在變頻狀態(tài)采用改變頻率的方式來調(diào)諧，又能工作在工頻狀態(tài)采用調(diào)感的方式來調(diào)諧，調(diào)
7、頻調(diào)感型諧振升壓系統(tǒng)可以滿足這種需要。我們公司研發(fā)的調(diào)頻調(diào)感型諧振升壓系統(tǒng)控制源采用變頻控制源，其輸出頻率為30300Hz，電抗器采用積木式多節(jié)電抗器，既可以串聯(lián)，又可以并聯(lián)，每節(jié)電抗器電感量單獨(dú)連續(xù)可調(diào)，單臺電抗器重量小于60kg，適合現(xiàn)場搬運(yùn)。 2、應(yīng)用舉例 1） 發(fā)電廠 發(fā)電廠的試品有發(fā)電機(jī)和電纜等。發(fā)電機(jī)是比較昂貴的試品，做交流耐壓試驗(yàn)的方式比較保守，一般只能采用工頻交流電源。發(fā)電機(jī)電容量比較大，一般采用諧振變壓器對它進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。諧振變壓器雖然也是采用的調(diào)感的方式讓電抗器和被試電容諧振產(chǎn)生高壓，但是，諧振變的功率設(shè)計是以試驗(yàn)變壓器功率設(shè)計為基礎(chǔ)的，因此，諧振變壓器很重，比如一個2
8、50kVA/50kV 的諧振變壓器一般為1200kg，容量更大的重量就更重，這樣的設(shè)備很難適合現(xiàn)場使,用，所以，很多發(fā)電廠只是在發(fā)電機(jī)安裝時做過交流耐壓試驗(yàn)，一般的預(yù)試就沒有進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，顯然不利于預(yù)防事故。采用本裝置，每件重量小于60kg，對于150kVA的試品容量，兩節(jié)電抗器就可以滿足要求，總重量只有120kg，解決了現(xiàn)場使用的搬運(yùn)問題，而且，它還可以完成對發(fā)電機(jī)周圍電纜的變頻交流耐壓試驗(yàn)，一套裝置實(shí)現(xiàn)了多種用途。 2） 10kV 用戶變電站 變電站的試品有變壓器和電纜等。相對來說，電纜屬于低壓大電流試品，而變壓器屬于高壓小電流試品，兩者有一個共同的特點(diǎn)：所需試驗(yàn)電源的功率大。采用本調(diào)頻調(diào)感型諧振升壓系統(tǒng)，并聯(lián)使用對電纜進(jìn)行試驗(yàn)，串聯(lián)使用對變壓器進(jìn)行試驗(yàn)。而且，很多地方?jīng)]有規(guī)程支持變壓器的變頻試驗(yàn)，用本裝置可以通過調(diào)感的方式諧振，使得輸出電壓為工頻高壓，從而滿足規(guī)程的要求。在采用變頻方式對電纜做試驗(yàn)時，有的地區(qū)采用的頻率范圍比較窄，因此，對于一套變頻諧振升壓系統(tǒng)來說，被試品范圍就比較窄，有的廠家不得不采用增加補(bǔ)償電容的方式來滿足對小電容試品的試驗(yàn)，采用調(diào)頻調(diào)感方式，可以先調(diào)節(jié)電抗器的電感量，然后再采用調(diào)頻的方式來準(zhǔn)確調(diào)諧，這樣就可以大大增加對被試品電容量的適應(yīng)范圍。,4、調(diào)頻調(diào)感諧振與工頻諧振、變頻諧振的比較,
變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置原理
