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串联谐振电路的应用
2021-07-19

    根据电气设备交接试验要求,变压器、GIS系统、SF6断路器、电流互感器、电力电缆、套管等容性设备交接需要进行交流耐压试验。采用传统工频电压试验方法进行容性设备交流耐压试验时,升压试验变压器体积大,现场大电流试验电源不易获得。与传统测试方法相比,变频串联谐振具有输入电源容量小、设备重量轻、品质因数高、自动调谐、多重保护、组合方式灵活等优点。

  由于串联谐振电源是利用谐振电抗器和被测电容器的谐振产生高压大电流,测试电源只需要提供系统的有功功耗,所以所需的电源仅为测试容量的 1/Q。而且由于串联谐振试验不需要大功率稳压器和工频试验变压器,谐振励磁电源只需要1/Q的试验容量,大大减轻了串联谐振系统的重量和体积。另外,谐振电源是谐振滤波电路,可以改善输出电压波形,从而防止被试品被谐波峰值误击穿。在串联谐振状态下,当被测产品的绝缘薄弱处被击穿时,电路立即失谐,回路电流迅速下降到正常测试电流的1/Q,因此也可以防止大短路电路电流从烧坏故障点。

  高压电气实验主要是检查电力系统中绝缘系统设备的安全性。同时,电气设备在日常运行过程中应定期进行检测。交流耐压试验是高压电气实验中比较常见的一种实验方法,但这种实验对电源和设备的要求较高。串联谐振设备在其中的应用大大降低了交流耐压试验的难度,使试验顺利进行,因此有必要对串联谐振在高压试验中的应用进行分析研究。


变频串联谐振


    串联谐振概述

  在高压实验中,串联谐振的应用是利用RLC串联谐振电路产生谐振,使电流与电源电压同相,无功电压同相但相位不同。相反,因此整个电路将呈现电阻性。其中,谐振电流的大小取决于电阻的大小,其谐振频率由电路参数L和C调节,通过调节这两个参数实现串联谐振。由此可以看出,为了将串联谐振技术应用于高压实验,首先要配备的谐振设备包括电抗器和电容器两部分。其中,电抗器产生电感L,电容器产生电容C。通过调整L和C的值,使外部电源信号的频率与电路的固定频率保持一致。这时,电路会产生共振。发生谐振时,在电容和电感上得到的电压值最大,这样就可以用最大电压值来测试功率设备的测试产品,达到测试的目的。具体来说,整个串联谐振设备主要包括变频调压电源、励磁变压器、高压电抗器和高压分压器。其中,变频调压电源在实验中主要提供频率和幅度可调的电压,并具有过压保护、放电保护、过流保护等多重保护功能。励磁变压器可以将变频电源中的输出电压提高到试验所需的电压,使变频电压满足谐振要求。高压分压器用于测量测试电压和保护信号;而优雅的电抗器是谐振电路中不可缺少的部件,是谐振的重要工具。当系统频率与电源频率相同时,发生串联谐振。

  与交流工频耐压试验装置相比,变频串联谐振具有电源容量小、试验设备重量轻、输出电压波形好等优点,可有效防止试验误击穿产品受谐波峰值影响,可避免大短路电流烧毁故障点。变频串联谐振原理、工程应用分析和现场试验表明,变频串联谐振在电力工程试验中具有突出的技术优势和良好的应用前景。

串联电抗器,顾名思义,是指串联在电路中的电抗器(电感)。无功补偿和谐波治理行业中的串联电抗器主要是指与电容器串联的电抗器。串联电抗器和电容器形成谐振电路。为了消除谐振或滤波,电抗器在谐振电路中的作用如下:

  1.1 降低电容器组的浪涌电流倍数和浪涌频率。降低电容器组的浪涌电流倍数和浪涌频率,保护电容器,方便配套设备的选择。加装串联电抗器后,合闸涌流可抑制在1+电抗率倒数的平方根以下。国标GB50227-2008要求浪涌电流应限制在电容器额定电流的20倍以下(通常为10倍左右)。为了避免谐波放大(谐波牵引),要求串联电抗器的伏安特性尽可能线性。当电网谐波较小时,使用限制浪涌电流的电抗器;电抗率0.1%左右,将浪涌电流限制在额定电流的10倍以下,降低电抗器的有功损耗,电抗器体积小,占地面积小,易于安装在电容器柜中。使用这种类型的反应器既经济又节能。

  1.2与电容器组形成全谐振电路,滤除特征谐波。串联滤波电抗器的电感和电容器的容抗充分调谐后,形成特征次谐波的交流滤波器,滤除一定的特征次谐波,从而降低母线上谐波的电压畸变,降低线路上的特征阶次谐波电流改善了网络中同一总线供电的电能质量。

  1.3 与电容器组形成部分谐振电路,抑制特征次谐波。

前提是要了解电网的谐波情况,了解周边电力用户是否有大型整流设备、电弧炉、轧机等会产生谐波的负载,是否有高压变压器和性能较差的高压电机。检查电网谐波的实际值,然后根据实际谐波分量配置合适的电抗器。

  1.4 提高短路阻抗,降低短路容量,降低短路电流。无功补偿支路预装串联电抗器。当电容器发生故障时,例如电容器极板击穿或接地击穿,系统通过系统阻抗和串联电抗器阻抗提供短路电流,因为串联电抗器阻抗远大于系统阻抗,有效地减少了短路-电容器短路时的回路容量,保证配电断路器能够断开短路电流,提高系统的安全性和稳定性。

  1.5 降低电容器组对故障电容器组的放电电流,以保护电力电容器。当投入运行的无功补偿电容器组有多个支路时,当其中一个电容器发生故障时,其他运行的电容器组将通过故障电容器放电。串联电抗器可以有效降低这种放电涌流,保证保护装置被切断。电容器组发生故障的可能性。

  1.6 降低电容器组的投切浪涌电流,降低浪涌电流瞬变过程的幅值,有利于接触器灭弧。在接触器切换到电容器的过程中会产生浪涌电流。串联电抗器能有效抑制操作电流的瞬态过程,有利于接触器的接触器断开,避免电弧重燃而引起操作过电压。降低过电压幅度,保护电容器,避免过电压击穿或绝缘老化。

  1.7 降低电容器组运行引起的过电压幅值,避免电网过电压保护。接触器在接通和断开电容器的过程中会产生操作过电压。串联电抗器能有效抑制接触器触点重击穿的发生,降低操作过电压幅值,保护电容器,避免过电压击穿或加速绝缘老化。 .随着电力电子技术的广泛应用和发展,供电系统中增加了大量非线性负载,如低压小容量家用电器和高压大容量工业交直流变换器,尤其是静态转换器的使用。由于它工作在开关模式下,会引起电网电流电压波形畸变,造成电网谐波“污染”。电网中谐波“污染”的另一个重要原因是电网连接有冲击和波动的负载,如电弧炉、大型轧机、电力机车等,不仅产生大量的谐波运行时产生高次谐波,还会使电压波动、闪烁、三相不平衡更加严重。这不仅会导致供电设备本身的安全性降低,还会严重削弱和干扰电网的经济运行,对电网形成“公害”。

  电能质量综合治理应遵循谁污染、分级管理、分级协调的原则。在区域配电和变电站系统中,选择主要的电能质量污染源和对电能质量敏感的负荷中心设置电能质量控制枢纽点尤为重要。这些点的在线电能质量监测和相应的电能质量改善措施就显得尤为重要。 .

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