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串联谐振装置在电缆试验中的应用

发布日期：2021-03-09　点击：3077次

1、在电缆试验中的应用：

城乡电网中电缆的大量使用，其故障时有发生。为保证交联电缆的安全运行，国家电网公司对电缆交接和预防性试验做出了新的规定，用交流耐压试验替代原来的直流耐压试验，以避免直流试验的累积效应对电缆造成损伤。

很多电缆在交接试验中按GB50150-2006标准进行直流耐压试验顺利进行，但投运不久就发生绝缘击穿事故，正常运行的电缆被直流耐压试验损坏的情况也时有发生。交流耐压试验因其电场分布符合运行实际情况，故对电缆的试验最为有效。

通常交流电力电缆的电容量较大，试验电流也很大，调感式设备的体积将非常巨大并且电感调节也很困难，而调频式装置则灵活性更强，更易于实现。因此，电缆现场交流耐压试验多利用变频谐振试验设备。可根据客户需求制造10KV、35KV、110KV、220KV、500KV电压等级的串联谐振试验装置。

2、在发电机(电动机)交流耐压试验中的应用：

发电机定子绕组对地或相间电容量大，如300MW水轮发电机定子绕组对地电容量高达1.7～2.5μF,工频耐压时电容电流达到25～35A,试验设备容量数千kVA,采用常规试验设备时，设备笨重。更为严重的是用常规大容量试验设备时，发电机定子绕组绝缘被击穿时的故障点短路电流大，会烧损铁芯，将造成很大的经济损失。根据国家标准GB/T16927.2-1997《高电压试验技术》第一部分6.2.1.1电压波形的规定“试验电压一般应是频率为45～65Hz的交流电压，通常称为工频试验电压。

”为了满足发电机交流耐压试验电压频率为工频的要求，发电机串联谐振装置通常是调感式的，通过调节铁芯气隙改变电感从而达到工频谐振的目的。

谐振装置具有组合方式灵活，对试品的破坏小，同时串联谐振试验装置的体积、重量和所需要的电源容量远低于采用传统的试验变压器，大大减轻了现场试验的工作量。因此，串联谐振试验装置将在电力设备交流耐压试验工作中获得越来越广泛的应用。

3、在GIS设备中的应用：

由于试验设备和条件所限，早期的GIS产品多数未进行严格的现场耐压试验。事故统计表明没有进行现场耐压试验的GIS大都发生了事故。因此，GIS必须进行现场耐压试验。

GIS的现场耐压主要包括交流电压、振荡操作冲击电压和振荡雷电冲击电压等3种试验方法。其中交流耐压试验是GIS现场耐压试验最常见的方法，它能够有效地检查异常的电场结构(如电极损坏)。

目前，由于试验设备和条件所限，现场一般只做交流耐压试验。IEC517和GB7674认定对SF6气体绝缘试验电压频率在10～300Hz范围内与工频电压试验基本等效。国内外大多采用调频式串联谐振耐压试验装置进行GIS现场交流耐压试验。

产品优点：

1、所需电源容量大大减小。系列串联谐振试验装置是利用谐振电抗器和被试品电容产生谐振，从而得到所需高电压和大电流的，在整个系统中，电源只需要提供系统中有功消耗的部分，因此，试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q倍（Q为品质因素）。

2、设备的重量和体积大大减小。串联谐振电源中，不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器，而且，谐振激磁电源只需试验容量的1/Q，使得系统重量和体积大大减小，一般为普通试验装置的1/5～1/10。

3、改善输出电压波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波，有效地防止了谐波峰值引起的对被试品的误击穿。

4、防止大的短路电流烧伤故障点。在谐振状态，当被试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐（电容量变化，不满足谐振条件），回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而采用并联谐振或者传统试验变压器的方式进行交流耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流与击穿电流相差数百倍。所以，串联谐振能有效地找到绝缘弱点，又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。

5、不会出现任何恢复过电压。被试品发生击穿闪络时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧立刻熄灭，装置的保护回路动作，切断输出。　励磁变压器接线需要准确：在这种实验中一般使用10KV、35KV、110KV的电压。如果变频串联谐振设备用来充当电缆的耐压装置，励磁变压器大多是接在低端；如果是同时充当中高压和低压的耐压装置就需要把励磁变压器低端和高端分开来连接，低压连低端，高压连高端；如果是与低、中、高压电缆相连就应该将高端与高压电缆相连，其余两根非高压电缆都连在励磁变压器的低端。

串联谐振接线试验：

励磁变压器接线：如果作为电机的耐压装置，串联谐振电路应当连接在励磁变压器的低端。在这种状况下变频串联谐振可以同时连接高压和低压电线。

连接电抗器及电容分压器：如果与串联谐振设备的这两个构件相连的电缆长度都很短。这种情况下至少要将两节电抗器串联起来，与电压高低没有太大关系，以防回路不能发生谐振。

电抗器的连接：在使用串联谐振进行耐压试验时。如果被试品是是电容较低的原件或者是开关，就应该将所有的电抗器串联在回路中。这样做是为了防止出现谐振不能正常进行情况。

串联谐振调试：

在使用串联谐振技术时，对于线路的连接一定要格外小心，因为一旦将方向接反或者是接错位置，轻则实验失败或者是设备受损，情况严重些就有可能导致发生安全事故。所以用户在调试串联谐振产品之前，应该仔细阅读使用说明书。

RLC串联谐振电路的特性:研究实验原理RLC电路阻抗RLC串联谐振的条件品质因素Q通频带RLC电路阻抗CL激励电压UR交流电路总阻抗：ZRjL1C实部为电阻，虚部为电抗2f,f为激励电压频率,在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗，阻抗单位Ω。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗。电抗包括容抗和感抗，电抗单位Ω。阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体交流电路，阻抗是随着电源频率f变化而变化。RLC电路阻抗电容的容抗：“通高频、阻低频”电感的感抗：“通低频，阻高频”容抗和感抗，其值大小与交流电频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。电感上的电压UL与电容上的电压UC相位相差180°。阻抗是电阻与电抗在向量上的和。励磁变压器接线需要准确：在这种实验中一般使用10KV、35KV、110KV的电压。如果变频串联谐振设备用来充当电缆的耐压装置，励磁变压器大多是接在低端；如果是同时充当中高压和低压的耐压装置就需要把励磁变压器低端和高端分开来连接，低压连低端，高压连高端；如果是与低、中、高压电缆相连就应该将高端与高压电缆相连，其余两根非高压电缆都连在励磁变压器的低端。

串联谐振接线试验：

励磁变压器接线：如果作为电机的耐压装置，串联谐振电路应当连接在励磁变压器的低端。在这种状况下变频串联谐振可以同时连接高压和低压电线。