了解變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的三大應(yīng)用
變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當(dāng)容抗XC與感抗XL相等時(shí)，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(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)電路的阻抗Z=√R^2+(XC-XL)^2=R，電路中總阻抗小，電流將達(dá)到大值。
變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的三大應(yīng)用：
高壓大電容量設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí),試驗(yàn)變壓器容量要求非常大,試驗(yàn)設(shè)備笨重,而應(yīng)用串聯(lián)諧振原理可以利用電壓及容量小得多的設(shè)備產(chǎn)生所需的試驗(yàn)電壓,滿足試驗(yàn)要求。
1.電纜試驗(yàn)應(yīng)用
城鄉(xiāng)電網(wǎng)中電纜的大量使用,其故障時(shí)有發(fā)生。為保證交聯(lián)電纜的安全運(yùn)行,國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)電纜交接和預(yù)防性試驗(yàn)做出了新的規(guī)定,用交流耐壓試驗(yàn)替代原來(lái)的直流耐壓試驗(yàn),以避免直流試驗(yàn)的累積效應(yīng)對(duì)電纜造成損傷。
大電網(wǎng)會(huì)議工作組的建議導(dǎo)則提出高壓擠包絕緣電纜的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采用變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置系統(tǒng),頻率范圍為30-300Hz。
①由于直流電場(chǎng)強(qiáng)度按電阻率分布,而電阻率受溫度等影響較大,同時(shí)耐壓試驗(yàn)過(guò)程中,終端頭的外部閃絡(luò)引起的行波可能造成絕緣損壞；
②直流耐壓試驗(yàn)在很高電壓下,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(luò),因波過(guò)程還會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓,這些現(xiàn)象迭加在一起,使局部電場(chǎng)增強(qiáng),容易形成絕緣弱點(diǎn),在試驗(yàn)過(guò)程中可能導(dǎo)致絕緣擊穿,并可能在運(yùn)行中引起事故。
很多電纜在交接試驗(yàn)中按GB標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)順利進(jìn)行,但投運(yùn)不久就發(fā)生絕緣擊穿事故,正常運(yùn)行的電纜被直流耐壓試驗(yàn)損壞的情況也時(shí)有發(fā)生。交流耐壓試驗(yàn)因其電場(chǎng)分布符合運(yùn)行實(shí)際情況,故對(duì)電纜的試驗(yàn)為有效。
通常交流電力電纜的電容量較大,試驗(yàn)電流也很大,調(diào)感式設(shè)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(qiáng),更易于實(shí)現(xiàn)。因此,電纜現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)多利用變頻諧振試驗(yàn)設(shè)備。可根據(jù)需求選擇不同電壓等級(jí)的串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置。
2.GIS設(shè)備應(yīng)用
氣體絕緣開關(guān)設(shè)備在工廠整體組裝完成以后或分單元進(jìn)行調(diào)整試驗(yàn),試驗(yàn)合格后以分單元運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)往現(xiàn)場(chǎng)安裝。運(yùn)輸過(guò)程中的振動(dòng)、撞擊等可能導(dǎo)致GIS元件或組裝件內(nèi)堅(jiān)固件松動(dòng)或移位;安裝過(guò)程中,在聯(lián)結(jié)、密封等工藝處理方面可能失誤,導(dǎo)致電極表面刮傷或安裝錯(cuò)位引起電極表面缺陷;安裝現(xiàn)場(chǎng)可能從空氣中進(jìn)入懸浮塵埃。導(dǎo)電微粒雜質(zhì)等,這些在安裝現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)常規(guī)試驗(yàn)將難以檢查出來(lái),對(duì)GIS的安全運(yùn)行將是極大的威脅。
由于試驗(yàn)設(shè)備和條件所限,早期的GIS產(chǎn)品多數(shù)未進(jìn)行嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)。事故統(tǒng)計(jì)表明沒(méi)有進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)的GIS大都發(fā)生了事故。因此,GIS必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)。
GIS的現(xiàn)場(chǎng)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(yàn)方法。其中交流耐壓試驗(yàn)是GIS現(xiàn)場(chǎng)耐壓試驗(yàn)常見的方法,它能夠有效地檢查異常的電場(chǎng)結(jié)構(gòu)(如電極損壞)。
目前,由于試驗(yàn)設(shè)備和條件所限,現(xiàn)場(chǎng)一般只做交流耐壓試驗(yàn)。IEC和GB認(rèn)定對(duì)SF6氣體絕緣試驗(yàn)電壓頻率在10-300Hz范圍內(nèi)與工頻電壓試驗(yàn)基本等效。國(guó)內(nèi)外大多采用變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置進(jìn)行GIS現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)。
3.發(fā)電機(jī)交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)用
發(fā)電機(jī)定子繞組對(duì)地或相間電容量大,采用常規(guī)試驗(yàn)設(shè)備時(shí),設(shè)備笨重。更為嚴(yán)重的是用常規(guī)大容量試驗(yàn)設(shè)備時(shí),發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣被擊穿時(shí)的故障點(diǎn)短路電流大,會(huì)燒損鐵芯,將造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T電壓波形的規(guī)定試驗(yàn)電壓一般應(yīng)是頻率為45-65Hz的交流電壓,通常稱為工頻試驗(yàn)電壓。
為滿足發(fā)電機(jī)交流耐壓試驗(yàn)電壓頻率為工頻的要求,發(fā)電機(jī)串聯(lián)諧振裝置通常是調(diào)感式的,通過(guò)調(diào)節(jié)鐵芯氣隙改變電感從而達(dá)到工頻諧振的目的。
變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置具有組合方式靈活,對(duì)試品的破壞小，同時(shí)串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的體積、重量和所需要的電源容量遠(yuǎn)低于采用傳統(tǒng)的試驗(yàn)變壓器,大大減輕了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的工作量。因此,串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置將在電力設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)工作中獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
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