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串聯(lián)諧振的操作步驟

發(fā)布日期：2021-03-09　點擊：1138次

變頻串聯(lián)諧振由變頻電源、激磁變壓器、電抗器、電容分壓器和補償電容器（選配）組成。被試品的電容與電抗器構成串聯(lián)諧振連接方式；分壓器并聯(lián)在被試品上，用于測量被試品上的諧振電壓，并作過壓保護信號；調頻功率輸出經激勵變壓器耦合給串聯(lián)諧振回路，提供串聯(lián)諧振的激勵功率。變頻串聯(lián)諧振試驗裝置是運用串聯(lián)諧振原理，利用勵磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，調節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和試品C串聯(lián)諧振，諧振電壓即為加到試品上電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè)，適用于大容量，高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。

1、接線：

先將變頻源主機接上電源，變頻源主機的輸出接在激勵變壓器的“輸入”端子上，接地端接地。然后將激勵變壓器的抽頭連接方式改為相應的連接方式，高壓尾端口和接地端短接，激勵變輸出端口通過高壓輸出用專用的高壓硅膠線接在電抗器的尾端，高壓輸出端接在電容分壓器的高壓端，下端用信號線接在變頻源分壓器信號端口上。從電抗器或者分壓器的高壓端接一根線到被試品（線需懸空），這樣接線就完成了。

2、試驗開始：

打開變頻源電源開關，儀器進入開機畫面，點擊“參數(shù)設置”進入?yún)?shù)設置界面，按要求設置試驗電壓與試驗時間，其中，過壓保護、過流保護、閃絡保護是根據(jù)試驗電壓儀器自動設置的，這樣參數(shù)就設置好了。

在使用時，一定要對它的線路有所檢查，因為自己在長時間沒有使用串聯(lián)諧振之后，很有可能它的線路就會出現(xiàn)一些松散，它的零部件也會出現(xiàn)一些松散，在沒有檢查的前提下就直接對著設備的電阻電壓進行檢測時，很有可能會導致整個檢測出現(xiàn)問題，根本無法得到非常準確的數(shù)據(jù)，無法解決自己設備所面臨的問題。因此當大家在使用串聯(lián)諧振時一定要考慮到這一方面，能夠對它的線路進行檢查之后，自然能夠保證在整個使用過程中有著更高的檢測效果，不會因為某些事情沒有考慮到而讓自己承受損失。

當然在選擇使用串聯(lián)諧振的時候也需要定期維護，而且在檢測過程中不要隨便操作，因為串聯(lián)諧振可以自動輸入數(shù)據(jù)，也可以手動輸入數(shù)據(jù)，如果自己選擇了某一種輸入方式之后，就不要隨便更改它的輸入方式，不然也會直接影響到整個數(shù)據(jù)測量的結果，甚至說會導致整個測量的數(shù)據(jù)不準確，那么給自己又能夠帶來什么價值呢？只會讓自己在整個檢測的時候受到更多的外在因素影響，根本沒有任何的檢測效果。目前國內熔煉行業(yè)一直在追求可靠、節(jié)能、速度快的中頻熔煉爐。串聯(lián)諧振的設計可以很容易地實現(xiàn)了冶煉系統(tǒng)多電源供電，最常見和最典型的雙電源供電系統(tǒng)。該串聯(lián)諧振雙輸出電源柜，兩爐體構成一二個電爐熔煉系統(tǒng)，輸出功率可連續(xù)任意分布在爐體上的兩個和兩個之間，可以一爐的動力傳輸，一個隔熱，一個熔化。無需使用外部開關裝置來選擇爐體。我們的串聯(lián)諧振設計，確保該設備是連續(xù)和穩(wěn)定運行，并具有廣泛的負載匹配。電源柜整流部分采用全開放式設計，功率因數(shù)高，諧波小。12脈沖和24脈沖脈沖設計，進一步減少諧波，特殊整流觸發(fā)板設計，以確保線路之間的相平衡電流，同時實施軟啟動電源，以防止沖擊，并迅速切斷電源故障的事件。所有的數(shù)字信號傳輸都是通過光纖實現(xiàn)的，抗干擾能力強，系統(tǒng)更穩(wěn)定。

串聯(lián)諧振雙輸出中頻電源所有設備都安裝在一個封閉的柜內。國內品牌使用銅和銅電源柜、銅進行噴砂、鈍化、生產規(guī)范。電源柜組件的合理布置，便于維護，走線，接線規(guī)范。維修人員可以方便地訪問所有的維修點。整流器與逆變器之間設有隔離開關。在逆變器故障一側的情況下，隔離故障，繼續(xù)使用另一邊的電源繼續(xù)工作。配備冶煉經理的電源柜。冶煉管理器、可編程控制器和人機界面，形成一個方便的操作功能包括：自動烘箱、冷啟動、故障診斷、故障信息顯示和存儲、操作信息、系統(tǒng)狀態(tài)顯示。

在前門的上部設有一個封閉的隔離控制室，主控板、反饋板、控制電源等，并能方便地觀察主控板的信號。隔離控制室不需要額外的冷卻。

電力電子裝置的主電源是水冷式的，并且在柜內操作過程中的溫升不會影響隔離控制室。同時，在電子控制電路板中的所有電子元件的選擇是根據(jù)高的溫度水平。

具有全功能的空氣開關保護系統(tǒng)。斷路器的快速動作的功能（空氣開關）安裝在正電源，它是由一個電動操作機構，壓力損失起著24v聯(lián)鎖線圈的保護作用，并具有過流保護、過電流時，它的跳閘保護，切斷供電電源柜電源。橋式整流器將交流電轉換成直流電，為逆變器提供一個穩(wěn)定的直流平臺。兩套串聯(lián)諧振逆變橋，輸出功率可以在兩個串聯(lián)諧振逆變橋之間任意分布。兩套串聯(lián)諧振電容補償裝置滿足雙輸出，可在同一時間進行雙爐。該電容器安裝在一個全封閉電容柜內，由高強度冷軋鋼板制成。

同時，還配備了差動電流模式和DC注入式漏電測試報警電路、指示燈、漏電電流表和檢測控制電路等。在正常操作中，它是連續(xù)檢測到的。當下列條件發(fā)生時關閉電源：

1、爐襯鉆鐵；

2、爐體濕度過大；

3、電源內部絕緣不好；

4、一切會引起漏電的事件都會被及時檢測并停止設備運行，具有很高的安全性。串聯(lián)諧振可以代替工頻耐壓。在做工頻耐壓75KV時電暈聲和臭氧味很重，可能是由于試驗變壓器套管對空氣放電引起的。串聯(lián)諧振聲音很小且無臭氧味，是由于串聯(lián)諧振的電壓分布式從下到上整個電抗器的高度來分布的。所以爬電距離不一樣，所以就沒有臭氧味。

產品概述:

變電站電器設備交流耐壓調頻串聯(lián)諧振裝置主要針對220KV及以下變電站一次電氣設備交流耐壓試驗設計制造。可按規(guī)程要求滿足變壓器、GIS系統(tǒng)、SF6開關、電纜、套管等容性設備交流耐壓試驗。既可滿足高電壓、小電流的設備試驗條件要求，又可滿足低電壓、大電流的設備試驗條件要求，具有較寬的適用范圍，是地、市、縣級高壓試驗部門及電力承裝、修試工程單位理想的耐壓設備。

設備組成：

1、變頻控制電源

2、激勵變壓器

3、電抗器

4、電容分壓器

5、高壓電容

6、接入直流數(shù)字微安表，可以完成設備的直流耐壓試驗。由于系統(tǒng)諧振后具有很好的濾波特性，因此其產生的直流電壓優(yōu)于普通試驗變壓器整流出來的直流電壓。

產品特點：

1、操作簡單。手動試驗（手動尋找諧振點和手動升壓）、自動調諧（自動尋找諧振點）和自動試驗（自動尋找諧振點和自動升壓）三種模式適應不同試驗要求；

2、局部放電量小，Q值高，調頻范圍寬；

3、試品閃烙后無暫態(tài)過電壓；

4、本裝置設計獨特。高壓組合電器試驗電壓高，但試驗電流小，而高壓電纜的試驗電壓相對高壓組合電器來說要低，但試驗電流大大增加，故此類調頻諧振裝置把電抗器分為n節(jié)，使之串聯(lián)可輸出高電壓/小電流，并聯(lián)可輸出較低電壓/大電流；

5、完全可以期待常規(guī)試驗變壓器來完成變電站內的交流耐壓試驗，試驗所需電源容量小，為試驗容量的1/20～1/30倍可解決變壓器用變電源容量小于試驗容量問題；

6、試驗范圍大，可對CT，PT，開頭，斷路器，絕緣子，母線變壓器中性點等進行交流耐振試驗；

7、重量輕，單件重≤40kg，方便搬動，極便于現(xiàn)成試驗；

8、裝置可對現(xiàn)場XLPE交聯(lián)聚乙烯電纜220KV電壓等級1200mm2的長度達10公里進行試驗；

9、大屏幕顯示試驗數(shù)據(jù)、狀態(tài)和實時操作步驟提示；

10、采用我公司專有的16位精細調頻和調壓軟件專業(yè)技術、11KHZ載波頻率、SPWM和進口原裝IPM整體模塊。配合適當電抗器，就可以滿足國家和地方電力部門規(guī)定的頻率范圍，整機領先于國內外同類產品；

11、軟件精細調頻、調壓；

用戶選型需提供的被試品參數(shù):

1、被試品對象及最高試驗電壓；

2、變壓器的電壓等級及變壓器的容量、空載損耗、繞組對地電容量等；

3、GIS系統(tǒng)的電壓等級、端口總數(shù)；

4、SF6開關的電壓等級；

5、電纜的單根長度和截面，試驗時間，最高試驗電壓等；

6、套管的電壓等級；

7、其他電力電器的類似相關參數(shù)；

串聯(lián)諧振裝置廣泛應用于變壓器、電容器等大容量試驗對象的現(xiàn)場交流耐壓試驗。針對實際應用中常見的問題，分析了串聯(lián)諧振耐壓試驗中影響因數(shù)質量q的幾個因素。

1、測試對象的容量：

q值是評價串聯(lián)諧振電路最重要的參數(shù)。它與高壓電容的工頻f和電感L成正比，與阻抗R成反比，R表示整個電路的有功損耗。在實際的工頻串聯(lián)諧振測試電路中，根據(jù)公式wl=l/wc可以得出電容電抗決定電感電抗的結論。

然而，Q=wL/R。如果測試對象是GIS或由獨立元件組成的設備，則可以分段進行耐壓測試，提高容抗，獲得更高的q值。采用變頻諧振裝置，試驗對象的容量較大，諧振頻率較低。在大多數(shù)情況下，這對測試對象是有幫助的。

2、電路損耗的等效電阻：

無論何種工頻或變頻諧振裝置，若測試對象容量固定或高壓電抗器電感固定，當電路達到串聯(lián)諧振時，wl=l/wc，則有：式中：Uout為輸出電壓；Uexc是根據(jù)上述公式輸入的勵磁電壓，提高q值的唯一方法是降低電路損耗電阻R。實際測試電路由串聯(lián)測試裝置、高壓引線和測試對象三部分組成。該電路主要由高壓電抗器和串聯(lián)裝置中的測試對象構成。

3、串聯(lián)諧振裝置損耗

高壓電抗器主要決定串聯(lián)諧振器件的有源損耗。高壓電抗器電感大，電流小。因此，線圈的直流電阻可以達到ka。它與電抗器的鐵損耗構成了電路損耗電阻r的重要組成部分。為了便于進一步分析，我們引入了這一觀點——將整個電路的q值分解為電路的各個部分。設電路q值為Qs，串聯(lián)諧振器q值為QR，測試對象q值為Qi。

4、結論：

(1)串聯(lián)諧振試驗中，影響q值的因素很多，包括被測對象的容量、電路損耗電阻、天氣等；

(2)Qs是一個復雜的參數(shù)，一般由QL和QR決定，然而，在現(xiàn)場試驗中，其他因素也會影響Qs，包括高壓電極和高壓引線。特別是高壓引線的電暈損耗控制比較困難。隨著電壓的升高，高壓部分電暈損耗逐漸增大，導致Qs值明顯降低。最后，輸出電壓不能飽和，不再增加；

(3)降低高壓部分電暈損失的有效方法是在高壓電極上增加電暈環(huán)，提高高壓引線的初始電暈場強。實驗室可采用長徑精加工鋁管，現(xiàn)場試驗高壓引線應采用長徑彈性引線。不建議使用裸銅線；

(4)當輸出電壓接近標稱值時，應注意電抗器的電壓分布。

諧波諧振的危害：

串聯(lián)、并聯(lián)電路諧振頻率與系統(tǒng)電阻無關，當系統(tǒng)諧波源頻率天時就會發(fā)生串聯(lián)或并聯(lián)諧振。若很小，可以激發(fā)二次或三次諧波的高次諧波諧振過電壓若、很大，則能激發(fā)分頻諧波的諧振過電壓，這兩種諧振過電壓都表現(xiàn)為三相對地電壓的同時升高，而線電壓正常。試驗研究表明，基波諧振和高次諧波諧振過電壓一般不超過倍額定電壓，對于分頻諧波諧振，由于受到電壓互感器鐵芯嚴重飽和的限制，過電壓一般不超過倍額定電壓，但勵磁電流急劇增加，瞬時可高達額定勵磁電流的幾十倍以上，引起高壓保險絲的頻繁熔斷。

①串聯(lián)或并聯(lián)諧振會產生高于電源數(shù)倍的電壓，施加在回路中的電容器、互感器、斷路器等設備上，引起高壓電氣設備絕緣損壞。在熔斷器未及時熔斷的情況下會引起電壓互感器噴油、繞組燒毀甚至爆炸。

②諧振引起的過電壓，還可以導致氧化鋅避雷器的損壞。無間隙氧化鋅避雷器的過電壓耐受能力有限，如果選用氧化鋅避雷器的直流電壓偏低，在過電壓的作用下連續(xù)動作，最終會發(fā)生熱崩潰而損壞。

③在電壓互感器熔斷器不能及時熔斷的情況下，引起電壓互感器二次電壓升高，對二次繼電保護設備和計量儀表的絕緣造成損壞或引起繼電保護設備的誤動。

④基波諧振時，出現(xiàn)虛幻接地現(xiàn)象，易引起值班人員的誤判斷，表現(xiàn)為兩相電壓升高，一相電壓降低，線電壓正常，其現(xiàn)象與單相接地相同。

⑤諧振時電壓互感器鐵芯的飽和會使變比誤差增大，影響計量、測量精度。

⑥諧波諧振引起電網(wǎng)的諧波損耗增大。

諧波諧振的預防和應對措施：

①少諧波源的產生

在選用鐵芯設備時盡量選用勵磁特性好、伏安特性高、鐵芯不易飽和的電磁式電壓互感器、變壓器、電抗器。在選用電磁電壓互感器時應注意同時提高三相電壓互感器的勵磁特性和伏安特性曲線的線性度，盡量選用同型號、同批次生產的單相電壓互感器，也可以采用電容式電壓互感器代替電磁式電壓互感器。

斷路器三相不同時合閘，由于合閘瞬間三相電壓的不同，會引起的三相負載的不對稱，使電源的中性點產生位移，中性點對地電壓與電源電壓疊加會使三相對地電壓同時升高或兩相、單相對地電壓升高，使回路中的電磁式電壓互感器或電抗器線圈很快飽和，激磁電流的波形發(fā)生畸變，產生高次諧波。

②限制諧波源注入電網(wǎng)的諧波電流在諧波源處裝設交流濾波器是防止諧波源向系統(tǒng)注入諧波電流的有效而通用的措施。

交流濾波器分為調諧濾波器分為單調濾波器和雙調濾波器和高通濾波器，對產生較低次數(shù)如、次諧波含量較大的大容量的諧波源，可對每次諧波各裝一個單調濾波器，將諧波分別濾除對次數(shù)較高的各次諧波如次及以上各次，可通過安裝一個高通濾波器將其諧波部濾除。將有源電力濾波器裝設在諧波源處，用于抑制諧波源產生的絕大部分的諧波電流注入系統(tǒng)。

③采取有效措施使系統(tǒng)的參數(shù)處于諧振范圍之外改變參數(shù)，避開諧振區(qū)域控制投入電壓互感器的臺數(shù)。改變投入補償電容器的組數(shù)，在保證系統(tǒng)功率因數(shù)要求的前提下，通過改變系統(tǒng)的容性參數(shù)，以避開諧振區(qū)域。中性點不接地系統(tǒng)經消弧線圈接地。少油斷路器端口均壓電容與母線電壓互感器發(fā)生串聯(lián)諧振時，在斷路器遮斷容量允許的條件下，取消斷路器端口均壓電容器。投入空載線路，改變系統(tǒng)的感性或容性參數(shù)。

④從倒閘操作程序上防止諧振的發(fā)生在母線充電倒閘操作過程中，若電源斷路器由冷備用轉為熱備用時，發(fā)生電壓互感器鐵磁飽和引起的母線諧波諧振，則應立即將斷路器轉入運行，通過接入空載變壓器或空載線路改變電感、電容參數(shù)，來避開諧振區(qū)域以消除諧振，或先斷開母

電壓互感器刀閘，再將電源斷路器由冷備用轉為熱備用，等母線充電后再將電壓互感器投入在母線停電倒閘操作過程中，若電源斷路器由運行轉為熱備用時母線產生諧振，則應立即將其返回運行狀態(tài)，將母線電壓互感器刀閘斷開后，再操作電源斷路器使母線停電。

⑤增加回路損耗

在電壓互感器的高壓繞組中性點串接阻尼電阻?；蚍蔷€性電阻消諧器如型消諧器后接地，通過電阻的阻尼作用抑制流過繞組的諧波電流，避免鐵芯飽和產生的諧波引起諧振。在電壓互感器的二次側零序電壓線圈開口三角形繞組中接入低值消諧電阻一。,或采用分頻繼電器，當發(fā)生諧振時自動將非線性電阻接入電壓互感器開口三角形回路中。

采用零序電壓互感器。將三臺電壓互感器一次側接成星形，中性點通過一臺零序電壓互感器接地，主電壓互感器二次輔助線圈接成閉口三角形以防止諧振。

并聯(lián)電容器諧振特性分析：

并聯(lián)電容器是目前國內采用的無功補償設施，它是為了減少線路上因大量無功傳輸而引起的電能損失，解決地區(qū)無功電源容量不足，提高功率因數(shù)，保證電力系統(tǒng)安全經濟運行的重要措施。但是，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和電力電子技術的廣泛應用，用電負荷的結構發(fā)生了重大的變化，大量的非線性負荷特別是電弧爐、電氣化鐵路、晶閘管調壓及變頻調整裝置的運行，由于其非線性、沖擊性以及不平衡性的用電特性，向電力系統(tǒng)注入大量諧波電流，電網(wǎng)的電壓波形發(fā)生畸變，嚴重地影響了電能質量。

當一個諧波源在諧波頻率下，激勵一個感抗與容抗大小近似相等的電路，則該電路就會發(fā)生諧波諧振。電容器的諧波容抗和系統(tǒng)諧波感抗的配合，將造成注入諧波的并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振及諧波的成倍放大，使并聯(lián)電容補償裝置中的電容器和串聯(lián)電抗器產生諧波過電流、過電壓和過負荷，致使電容器異常發(fā)熱，并使電容器的局部放電性能下降，加速絕緣介質的老化，經過一段時間的積累，促使電容器和串聯(lián)電抗器的損壞。同時使系統(tǒng)諧波水平升高，影響電網(wǎng)的安全經濟運行。故需要弄清并聯(lián)電容器諧波諧振的原理，找到切實解決這一問題的方法。