网站地图

155 2793 8307

027 8745 5561

技术文章您的位置:网站首页 >技术文章 >
串联谐振耐压试验装置原理
2021-07-12

变频串联谐振耐压试验装置原理 多年来,大容量用电设备(如大型发电机组、电力变压器、电力电容器、GIS、电力电缆等)的绝缘耐压和工频耐压的测试。 ) 在一定的频率范围内具有一定的等效性,这使得利用变频测试装置的电感与被测产品的电容串联产生谐振电压,可以进行交流耐压测试,并且由于激励测试装置电压低,重量轻,非常方便在施工现场使用。现就变频串联谐振试验装置的原理、特点及实际应用中的一些经验进行说明。


1、变频串联谐振耐压试验装置原理


变频串联谐振耐压试验装置原理


从电工知识中得到:Uc=I/ωC,UL=I*ωL,UR=I*R,U=Uc+UL+UR,当LRC串联电路中的感抗等于样品的容抗时,样品电容器中的磁场能量和电场能量相互补偿,样品所需的无功功率全部由电抗器提供,电源仅提供回路的有功损耗。电源电压与谐振回路电流同相,电感上的压降等于电容上的压降,但相位相反。从图1可以看出,当ωL=1/ωc时,环路的谐振频率f=1/2π√LC,即电路中发生串联谐振,电源提供很小的激励电压。电压和电源频率是谐振频率。


变频串联谐振耐压试验装置


2、变频串联谐振耐压试验装置的特点


利用串联谐振原理在回路中产生高压,一般频率为30~300Hz。


当被测设备的电源频率(f)、电感(L)和电容(C)满足下式时,环路处于串联谐振状态。此时:f=1/2π√LC,回路中的电流为I=Ulx/R,测试设备电压为Ucx=I/ωCx。输出电压与激励电压的比值是测试电路的品质因数:Q=Ucx/Ulx=(ωL)/R。由于测试电路中的电阻R很小,测试电路的品质因数非常高。大的。一般正常情况下可以达到50以上,输出电压是励磁电压的50倍,所以用较小容量的试验变压器可以获得较高的试验电压。解决了一般交流耐压试验中试验变压器容量不能满足试验要求的问题。这时候电容和电感的关系是ωL=1/ωc,因为对于某个样品来说,电容是固有的,而且测试用的可调电感的价格也很贵,所以解决问题的办法介绍改变工频电路的谐振频率,在初始电压下调整电路的频率,观察当Uc的变化达到最大值时,随着频率的升高或降低,谐振电压会降低。此时的频率为谐振频率。该电压为谐振点电压,增加激励电压可以提高谐振电压,从而达到测试电压的目的。另外,由于测试电路处于谐振状态,电路本身具有很好的滤波效果,电源波形中的谐波成分在器件两端大大降低,从而输出良好的正弦波形。当测试样品放电或击穿时,即电路中间值电容短路,谐振条件被破坏,电压下降明显,恢复电压上升缓慢,样品无瞬态过电压发生,电源提供的短路电流受电抗的影响。限制和减少,从而限制对被测设备的损坏程度。


3、串联谐振耐压试验装置的几种应用


某火电厂155WM发电机采用变频串联谐振试验装置进行工频交流耐压试验。发电机的单相定子绕组接地电容经测量为 285nF。根据50HZ的工频耐压要求,需要定制两个标准电感L1=L2=14H。
耐压试验时,根据计算出的频率在初始电压下调整频率。首先检查接地。串联谐振接地必须良好。测试设备的接地点和发电机铁芯的接地点必须连接在一起。此外,测温元件和发电机转子也应接地,但在开始调频实验时结果并不理想。频率不满足工频要求。断开电源后,检查外部接线是否正确。怀疑是安放了两个反应堆。由于两个电抗器的互感,感抗值发生了变化。重新调整电抗器的距离和位置,找到工频处的50HZ谐振点,开始升压。达到允许耐压值后,保持一分钟,工频耐压试验顺利通过。通过这次试验,在大型高压电机的耐压试验中积累了宝贵的经验。


4、变频串联谐振装置耐压试验注意事项


4.1.调整测试频率


测试器件与被测产品形成的电路的谐振频率是确定的,有时被测产品的频率可能不满足被测产品所需的频率。由公式:ωL=1/ωC,为了满足频率要求,有调整电感和改变电容两种方式。但是,因为可调电感的设备价格要高很多,所以采用并联电容的方法。


在施工现场,并联电容的来源有耦合电容、开关分断电容等,在选择并联电容时,必须考虑并联电容能承受试验电压的考验,电容的大小必须使测试电压的频率符合规定。例如,对于变压器耐压试验,一般要求试验频率在工频,即45-60HZ。从串联谐振条件来看:LC=1/ω,因为L=2*131=262H,所以C约为27000-48000pF。根据介质损耗测试数据,变压器的高低电容一般小于27000pF,显然不能满足谐振条件。例如,我们在做某主变压器220KV中性点套管耐压试验时,根据高低接地电容Cx=18000pF,试验电压为72KV,实际情况选用110KV耦合电容(C1 -10000PF)。这样,C=C1+Cx=28000pF,f=58.8HZ,在规定范围内,考虑到高压引线对地的杂散电容,实际测量值略低于计算值。现场测试数据为f=55.6HZ,与计算值一致。另一个例子是电缆。其耐压试验的频率一般要求在30-75HZ之间。由于不同长度、不同截面的电缆电容不同,需要根据实际情况计算,并联电容器,改变串并联电感,使频率满足要求。如110KV电缆,YJLW03-64/110,400平方毫米,440米,单芯电容为65nF,可计算出f=2*(65*10*131)=53HZ,在范围内。如果遇到电缆较短的情况,可以在电容不够的情况下并联电容器。


4.2.提高测试的稳定性


在应用中发现,当电压上升到接近试验电压时,电压上升过快并伴随有较大的电压波动,甚至会引起电压保护动作而必须重新开始试验,不利于设备的安全。但如果电压保护值设置过大,将无法保护被测设备免受过电压的影响。根据R-L-C电路的一般频率特性曲线。


有两种方法可以改变这种情况:


4.2.1、选择偏离共振频率进行试验。我们知道,为了减小试验变压器的容量,在选择Q值时,Q值应尽可能大。但当Q值较大,且偏离谐振频率时,则相对较慢。因此,我们可以在试验变压器容量允许的情况下,选择偏离谐振频率进行升压,以达到降低电压上升速度的目的。


4.2.2、调整环路的品质因数。从图中Q=Uc/U=1/ωCR可以看出,为了降低Q值,必须增加回路电阻。这样,为了达到试验电压,还必须增加励磁变压器的输出容量。因此,应用此方法时,容量必须在许可的条件下。


4.3.接地电阻要求


接地线应与接地体可靠连接,接地电阻应小于4Ω。


五、变频串联谐振耐压试验的优点


5.1、体积小、重量轻,适合建筑工地使用。在高电压等级,电抗器采用积木式结构,便于运输和现场安装。


5.2.被试品击穿时,谐振条件被破坏,短路电流小,仅为被试品额定电流的1/10,对被试品危害较小。


5.3.采用单点接地、进线保护、低通道滤波、放电保护等,不仅可以使稳态时的放电或击穿电流变小,还可以减少瞬态(瞬时)电流的危害,从而保证了设备和人身安全。


5.4.适用范围广。可对电力电缆、断路器和开关进行变频交流耐压试验,对大型发电机组、电力变压器、变压器、套管等电气设备进行耐压试验,也可用于局部放电试验和接地电阻测量。


5.5.变频串联谐振试验装置先在低电压下调整谐振点,然后增大电压幅值达到试验所需电压,并能保持谐振点,安全可靠。

上一篇:

下一篇:变频串联谐振耐压装置分析

Copyright © 2019 武汉市华天电力自动化有限责任公司 All Rights Reserved.  鄂ICP备10001395号-3  
武汉市华天电力自动化有限责任公司(www.whhuatian.com.cn)主营:串联谐振,继电保护测试仪,直流高压发生器,回路电阻测试仪,直流电阻测试仪等产品
在线客服 二维码

扫一扫,关注我们