了解變頻串聯(lián)諧振試驗裝置的三大應用
變頻串聯(lián)諧振試驗裝置在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當容抗XC與感抗XL相等時，即XC=XL，電路中的電壓U與電流I的相位相同，電路呈現(xiàn)純電阻性，這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。當電路發(fā)生串聯(lián)諧振時電路的阻抗Z=√R^2+(XC-XL)^2=R，電路中總阻抗小，電流將達到大值。
變頻串聯(lián)諧振試驗裝置的三大應用：
高壓大電容量設備進行交流耐壓試驗時,試驗變壓器容量要求非常大,試驗設備笨重,而應用串聯(lián)諧振原理可以利用電壓及容量小得多的設備產(chǎn)生所需的試驗電壓,滿足試驗要求。
1.電纜試驗應用
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)電纜的安全運行,國家電網(wǎng)公司對電纜交接和預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對電纜造成損傷。
大電網(wǎng)會議工作組的建議導則提出高壓擠包絕緣電纜的現(xiàn)場試驗采用變頻串聯(lián)諧振試驗裝置系統(tǒng),頻率范圍為30-300Hz。
①由于直流電場強度按電阻率分布,而電阻率受溫度等影響較大,同時耐壓試驗過程中,終端頭的外部閃絡引起的行波可能造成絕緣損壞；
?、谥绷髂蛪涸囼炘诤芨唠妷合?難以檢出相間的絕緣缺陷；
③直流電壓本身容易在電纜內(nèi)部集起空間電荷,引起電纜附件沿絕緣閃絡,因波過程還會產(chǎn)生過電壓,這些現(xiàn)象迭加在一起,使局部電場增強,容易形成絕緣弱點,在試驗過程中可能導致絕緣擊穿,并可能在運行中引起事故。
很多電纜在交接試驗中按GB標準進行直流耐壓試驗順利進行,但投運不久就發(fā)生絕緣擊穿事故,正常運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行實際情況,故對電纜的試驗為有效。
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,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備?？筛鶕?jù)需求選擇不同電壓等級的串聯(lián)諧振試驗裝置。
2.GIS設備應用
氣體絕緣開關設備在工廠整體組裝完成以后或分單元進行調(diào)整試驗,試驗合格后以分單元運輸?shù)姆绞竭\往現(xiàn)場安裝。運輸過程中的振動、撞擊等可能導致GIS元件或組裝件內(nèi)堅固件松動或移位;安裝過程中,在聯(lián)結、密封等工藝處理方面可能失誤,導致電極表面刮傷或安裝錯位引起電極表面缺陷;安裝現(xiàn)場可能從空氣中進入懸浮塵埃。導電微粒雜質(zhì)等,這些在安裝現(xiàn)場通過常規(guī)試驗將難以檢查出來,對GIS的安全運行將是極大的威脅。
由于試驗設備和條件所限,早期的GIS產(chǎn)品多數(shù)未進行嚴格的現(xiàn)場耐壓試驗。事故統(tǒng)計表明沒有進行現(xiàn)場耐壓試驗的GIS大都發(fā)生了事故。因此,GIS必須進行現(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)場耐壓試驗常見的方法,它能夠有效地檢查異常的電場結構(如電極損壞)。
目前,由于試驗設備和條件所限,現(xiàn)場一般只做交流耐壓試驗。IEC和GB認定對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)外大多采用變頻串聯(lián)諧振試驗裝置進行GIS現(xiàn)場交流耐壓試驗。
3.發(fā)電機交流耐壓試驗應用
發(fā)電機定子繞組對地或相間電容量大,采用常規(guī)試驗設備時,設備笨重。更為嚴重的是用常規(guī)大容量試驗設備時,發(fā)電機定子繞組絕緣被擊穿時的故障點短路電流大,會燒損鐵芯,將造成很大的經(jīng)濟損失。根據(jù)國家標準GB/T電壓波形的規(guī)定試驗電壓一般應是頻率為45-65Hz的交流電壓,通常稱為工頻試驗電壓。
為滿足發(fā)電機交流耐壓試驗電壓頻率為工頻的要求,發(fā)電機串聯(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到工頻諧振的目的。
變頻串聯(lián)諧振試驗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備交流耐壓試驗工作中獲得越來越廣泛的應用。
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