为什么要对变压器做串联谐振实验

发布日期：2020-05-08　点击：1687次

四方国瑞电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家，本公司生产的串联谐振在行业内都广受好评，以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。

  串联谐振实验是鉴定电力设备绝缘强度最有效和最直接的方法。

  电力设备在运行中，绝缘长期受着电场、温度和机械振动的作用会逐渐发生劣化，其中包括整体劣化和部分劣化，形成缺陷。例如由于局部地方电场比较集中或者局部绝缘比较脆弱就存在局部的缺陷。各种预防性实验方法，各有所长，均能分别发现一些缺陷，反应出绝缘的状况，但其他试验方法的试验电压往往都低于电力设备的工作电压，作为安全运行的保证还不够有力。直流耐压试验虽然试验电压较高，能发现一些绝缘的弱点，但是由于电力设备的绝缘大多数都是组合电介质，在直流电压的作用下，其电压是按电阻分布的，所以交流电力设备在交流电场下的弱点使用直流作实验就不一定能够发现，例如发电机的槽部缺陷在直流下就不易被发现。交流耐压试验符合电力设备在运行中所承受的电气状况，同时交流耐压试验电压一般比运行电压高，因此通过实验后，设备有较大的安全裕度，所以这种试验已成为保证安全运行的一个重要手段。  但是由于串联谐振试验所采用的试验电压比运行电压高的多，过高的电压会使绝缘介质损失增大、发热、放电，会加速绝缘缺陷的发展，因此，某种意义上来讲，串联谐振实验是一种破坏性试验。

  在进行串联谐振试验之前，必须预先进行各项非破坏性试验，如测量绝缘电阻、吸收比、介质损耗因素tanδ、直流泄露电流等，对各项试验结果进行综合分析，以决定该设备是否受潮或有缺陷。若发现已存在问题，需预先进行处理，待缺陷消除后，方可进行串联谐振试验，以免在实验过程中，发生绝缘击穿，扩大绝缘缺陷，延长检修时间，增加检修工作量。

  首先，高电压，大容量设备进行串联谐振试验时所需的试验设备容量越来越大，常规工频耐压方法往往不能满足现场试验的需求，所以变压器现场试验广泛使用串联谐振耐压试验方法。

  串联谐振耐压试验时考核变压器、电抗器和电压互感器等设备电气强度的一个重要试验项目。以变压器为例，工频交流耐压试验只检查了绕组绝缘的电气强度，即高压、中压，低电压绕组间和对油箱、铁芯等接地部分的绝缘。而纵绝缘，即绕组匝间、层间、段间的绝缘没有检验。串联谐振耐压试验就是在变压器的低压侧施加比额定电压高一定倍数的电压，靠变压器自身的电磁感应在高压绕组上得到所需的试验电压来检验变压器的主绝缘和纵绝缘。特别是对中性点分级绝缘的变压器，由于不能采用外施高压进行工频交流耐压试验，其主绝缘和纵绝缘均由感应耐压试验来考核。

为了提高试验电压，又不使铁芯饱和，多采用提高电源频率的方法，这可从变压器的电势方程式来理解。

E=KfB

式中    E——感应电势；

     K——常数；

     F——频率；

     B——磁通密度。

  由此可见，在做串联谐振耐压试验时，若欲使磁通密度不变，当电压增加一倍时，频率就要相应的增加一倍。因此感应耐压试验电源的频率要大于额定频率的两倍以上，一般采用100Hz、150Hz、200Hz的电源频率。

  获得这样高频率的电源有以下几种方法：

  1.高频发电机组。它是由一个电动机拖动到一个高频的发电机所组成。发电机组的调压是通过改变励磁机的励磁变阻器，用励磁机来调节对发电机转子的励磁，从而达到发电机的定子输出电压平滑可调的目的。这种方法多在制造厂中应用。

  2.绕线式异步电动机反拖取得两倍频的试验电源。这种方法称为反拖法。它实际上是将绕线式异步电动机作为异步变频机应用的一个例子。

  3.用三项绕组接成开口三角形取得三倍频试验电源。这是现场进行感应耐压试验较易实现的一种方法。它们可以是3台单项变压器组合而成，也有采用五柱式变压器作为专用三倍频电源的。

  4.可控硅变频调压逆变电源。应用可控硅逆变技术来产生高频，用作感应耐压试验电源，具有显著优点。如重量   轻，可利用380V低压交流电源，装置兼有调压作用，节省大量设备等，因此是一种有希望的倍频感应耐压试验的电源装置。

四方国瑞是一家专业研发生产串联谐振的厂家，本公司生产的串联谐振在行业内都广受好评，以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。

  随着国民经济的飞速发展，各种大型电力变压器、电力电缆、汽轮及水轮发电机及其它容性设备的交流耐压实验都必须严格按实验规程定时进行。在工频条件下，因为被试品电容量较大，或者实验电压要求过高，对实验设备的电源容量相应的也有较高的要求，传统的工频耐压设备通常单件体积大，分量重，不便于现场搬运，并且不利于人为组合，灵活性较差。比较好的办法是选用串联谐振的方法进行耐压实验。

  串联谐振试验装置具有过压、过流、零位启动。系统闪落等保护功能，过压过流保护值可根据用户需要整定诗品闪落时闪落保护动作并能记下闪落电压值，以供试验分析。串联谐振试验装置共有四种工作模式：全自动模式、手动模式、自动调谐手动升压模式，方便用户根据现场情况进行选择。采用DSP平台技术，可以方便的根据用户的需求增减功能和升级，同时使得人机交换界面更加人性化。

串联谐振试验装置原理图

  我们已知，在回路频率 f＝1/2π时，回路产生谐振，此时试品 上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。Q为系统品质因素，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。

  例：对35kV，300平方毫米3000m，电容量≤0.58μF，试验电压52KV：

  试验电流 I=2πfCU试 =2π×35×0.58×10-6×52×103=6.6A

  对应电抗器电感量 L=1/ω2C=36H

  使用电抗器二节串联三组并联，则单节电抗器为63kVA/27kV/2.33A/54H。

  串联谐振试验装置电抗器使用关系表

设备组合 被试品对象	电抗器 63kVA/27kV  六节	激励变压器 输出端选择
26kV/35kV300mm2     电缆3000m	使用电抗器二串三并	3kV

总结：35kV，300平方毫米3000m的选型结果是XZB-378kVA/162kV/54kV调频式串联谐振试验装置

  华意电力运用独有的低干扰技术，消除了变频串联谐振设备高频谐波干扰的难题，实测谐波含量低于0.3%，输出为纯正弦波，可监测峰值，能确保高价值的电力设备不因高频谐波干扰而损坏。超低谐波含量，体积小重量轻的串联谐振试验装置就在华意电力。

  各种大型电力变压器、电力电缆、汽轮及水轮发电机及其它容性设备的交流耐压试验都必须严格按试验规程定期进行。在工频条件下，由于被试品电容量较大，或者试验电压要求较高，对试验装置的电源容量相应的也有较高的要求，传统的工频耐压装置往往单件体积大，重量重，不便于现场搬运，而且不便于任意组合，灵活性较差。目前，比较好的方法是采用串联谐振的方法进行耐压试验。

  串联谐振电源在电力系统应用中的优点

1. 所需电源容量大大减小。串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的，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。

2. 设备的重量和体积大大减少，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少，一般为普通试验装置的1/5-1/10。

3. 改善输出电压的波形。谐振电源是谐振式滤波电路，能改善输出电压的波形畸变，获得很好的正弦波形，有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。

4. 防止大的短路电流烧伤故障点。在串联谐振状态，当试品的绝缘弱点被击穿时，电路立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时，击穿电流立即上升几十倍，两者相比，短路电流，击穿电流相差数百倍。所以，串联谐振能有效的找到绝缘弱点，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。试品发生击穿时，因失去谐振条件，高电压也立即消失，电弧即刻熄灭，且恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪落电压前断开电源，这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程，其过程长，而且，不会出现任何恢复过电压。

  串联谐振试验装置主要特点说明

1. 调频及功率原件使用最先进的日本进口的优质元器件；

2. 充分利用公司现有资源，完全独立自主开发和设计及生产该设备的所有组成部分：变频电源、励磁变压器、高压电抗器、电容补偿器和高精度电容分压器；

3. 具备全自动、全手动以及半自动的多种功能，可任意切换使用；

4. 具备试验电压、加压时间、报警电流整定、频率范围、起始电压的设置；

5. 具备放电保护功能，在视频发生闪络时，或其他原因造成的谐振回路突然失谐，变频控制电源立即自动快速切断输出，并显示保护类型和闪络电压值；

6. 测量显示输出电压、输出频率及加压时间、、保护动作类型等相关信息，在试验完成时电压自动下降到零位；

7. 大液晶全中文界面平台技术，全触摸屏操作，数据保存。

  因为多年专注于串联谐振装置的研发生产，所以四方国瑞在技术、质量、服务都是变频串联谐振装置的上上选！