變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置原理

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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(lì)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(lì)變壓器耦合給串聯(lián)諧振回路，提供串聯(lián)

2、諧振的激勵(lì)功率。下面是幾個(gè)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(lì)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(lì)源的作用下與電抗器諧振，通常稱為調(diào)頻式，還可以同時(shí)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

3、，而且電容不能連續(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(gè)固定的量，比如說CVT，它只有幾個(gè)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(gè)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

4、電容量也增大。大容量水輪發(fā)電機(jī)的單相對地電容量已達(dá)1.7-2.5μF，工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，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(gè)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(lì)電抗與被試設(shè)備對地電容匹配，形成諧振。并聯(lián)諧振時(shí)，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(shí)，試品電壓Vc和可調(diào)激勵(lì)電抗器電壓VL大小相等相位相反，為激勵(lì)電壓的Q倍。因而試驗(yàn)電源承擔(dān)的容量，就

5、只是有功分量，即為試品所需容量的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，一0.005~0.02uF，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

6、電源，而且，這么大容量的電源重量為幾百公斤甚至上噸級，不易于搬動(dòng)，不易于現(xiàn)場試驗(yàn)。因此，能找到一種易于搬動(dòng)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(jì)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(shí)需要做工頻試驗(yàn)，有時(shí)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

7、的方式來調(diào)諧，調(diào)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30～300Hz，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)