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如何防止工频串联谐振试验装置产生的过电压
2021-05-22

工频串联谐振试验装置是用于鉴定电气设备绝缘强度,它对于判断电气设备能否投入运行具有决定性的意义,也是保证设备绝缘水平,避免发生绝缘事故的重要手段,因为工频串联谐振试验装置能充分反映电气设备在交流电压下运行的实际情况,能真实有效的发现绝缘缺陷,从稳态方面来看,一般被试品均多为电容性负荷,负荷的电容性电流经变压器和调压器的漏抗,在漏抗上造成的压降,使得被试品上的试验电压高于电源电压,即所谓容升现象,克服这种现象的方法是在工频串联谐振试验装置高压侧直接测量电压。

串联谐振

  如果变压器和调压器的漏抗较大,甚至有可能与被试品的容抗形成工频基波串联谐振,被试品将出现很高的过电压,对被试品造成严重的威胁,为防止这种过电压可增大回路阻尼或改变回路的参数。


从过渡过程方面来看,下列情况工频串联谐振试验装置会产生过电压:


(1)对初级绕组突然加压,而不是由零电压逐渐升高,


(2)尚有较高电压时突然将电源切断,而不是均匀退降到零再切断电压,


由变压器绕组的过渡过程可知,以上两种情况均会在被试品上造成过电压,这是不允许的,对于(1),通过控制电路来闭锁,防止非零电压突然加压,对于(2),应严格执行正确操作方法来避免。


(3)被试品突然击穿,这是经常遇到的,而且是不可避免的,如试验变压器出线端直接与被试品相接,则当被试品突然击穿时,试验变压器出线端电位立即强迫为零,这就等于在试验变压器出线端突然作用一个波前极陡的冲击电压波,其峰值与被试品击穿瞬时试验电压的瞬时值相等,而极性则相反,这将在试验变压器绕组纵绝缘上产生危险的过电压,防止的办法是在工频串联谐振试验装置变压器出线端与被试品之间串接一适当阻值的保护电阻,这样,极性相反的冲击电压就作用在保护电阻与变压器入口电容的串联回路上,短时间内,绝大部分电压降落在保护电阻上。


  被试品电容及试验变压器漏抗越大,则容升效应越明显,所以我们在进行较大容量试品的交流耐压试验时,要求直接在被试品端部进行电压测量,以免被试品受到过高的电压作用。


  此外,由于被试品电容与试验变压器、调压器的漏抗形成串联回路,一旦被试品容抗与试验变压器、调压器漏抗之和相等或接近时,发生串联电压谐振,造成试品端电压显著升高,危急试验变压器和被试品的绝缘,在试验大电容量的被试品时应注意预防发生电压谐振,为此,除在高压侧直接测量试验电压外,并应在被试品并接球隙进行保护。


  工频串联谐振试验装置试验结束,降压和切断电源后,试品中残余的电荷,自动反向经过试验变压器高压绕组对地放电,因此试品对地放电问题没有像直流耐压试验那样重要,蛋对于需要更换高压接线,有较多人工换线操作的工作,胃防止电源侧隔离开关或接触器不慎突然来电等意外情况,在更换接线时应在试品上悬挂接地放电棒,以保证人身安全,在再次升压钱,先取下放电棒,以防带接地放电棒升压。


变频串联谐振由于采用的谐振原理,在系统回路中一定频率的电压与回路中的电容,电抗产生谐振,其电容(试品)两端产生谐振电压后,再进行升压,使电容两端的电压达到试验电压。


    通过以上原理和现场的实际试验情况,一般变频串联谐振的的过电压发生于两种情况下,一种是在仪器寻找谐振点,产生谐振电压的过程中,一种是在升压到达试验电压的情况下。


  在串联谐振找到谐振点并升压到试验电压的情况下,一般在试品耐压不合格或者现场环境没发生大的变化的情况下,试验是不会产生过电压保护或者其他故障,但是由于电网电压不是恒定的,电源输入电压是波动的,那么高压输出也是具有一定的波动性,此种情况可能会造成电压波峰出现过电压保护,如果出现电源电压波动,可以把调整仪器的过电压保护,把过电压保护设置相对较高,我们一般要求过电压保护设置到电压保护的1.1-1.2倍,此时设置到1.2倍基本没有问题。


 以上为最简单的问题,但是电压波动并造成过电压在设置好过电压保护是很难出现的,一般变频串联谐振试验装置的过电压在仪器的扫频阶段,也就是找到谐振点的过程中,使用过变频串联谐振试验装置的人员都知道,变频串联谐振试验装置找谐振点的过程中,其电压与频率的呈现抛物线一样的线性关系,系统默认找到最高电压,也就是抛物线的顶点作为谐振点,由于谐振原理中理论可以将低压电压谐振到80倍(由于品质因数等关系一般不超过30倍),变频串联谐振试验装置扫频时需要的电压一般为20-50V,通过激励变后的电压一般为几百伏,通过以上原理我们发现,如果我们需要的试品试验电压小于系统谐振是谐振点时的电压,系统可能在自动寻找谐振点时就出现过电压保护,此时整个变频串联谐振试验装置是无法及时耐压,试验也无法完成的。


  而解决此问题的办法也相对比较麻烦,变频串联谐振试验装置不是产生不了试验电压,而是谐振电压高于试验电压,而我们知道系统默认谐振电压是抛物线的顶点,也就是说在抛物线上升到顶点或者顶点下降的过程中,都会有一个点和试验电压点是一致的,我们只需要试验变频串联谐振的手动试验,采用手动找频找到和使用电压一致的频率点再耐压就可以完美解决寻找谐振点的过程中的过电压问题。


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