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May 03, 2018

变频串联谐振装置使用中有哪些问题?

    变频串联谐振装置在生产实际应用中,常会碰到试验回路的品质因数低、谐振频率低、试验回路电流大等问题,应引起广大试验人员的注意,并应采取相应的措施,保证交流耐压试验的顺利进行。
串联谐振
    1.试验回路的品质因数
 
    试验回路的Q值主要是由电抗器的特性决定的。在实际工作中发现,10kV变频谐振试验装置在实际使用中的Q值往往比厂家提供的Q值大。而35kV及以上电压等级的变频谐振试验装置在实际使用中的Q值往往会比厂家提供的Q值小,天气恶劣时会小很多,随着试验时间的增加Q值呈下降趋势。从而导致按照厂家提供的Q值选择的电源容量达不到现场试验的要求,最严重的是电压达不到试验所要求的耐压值。通过分析,不难发现,在参数计算中,试品的电容量、回路的电感量都是定值,但其中的Q值由于现场的干扰、接线布置、天气影响、电抗器特性、摆放位置等各种不定因素的不同而发生改变。
 
    10kV电缆系统试验多在开关柜、环网箱处进行,高压引线不长,引线对Q值的影响大大降低;由于开关柜的间隔紧凑,空间小,使用高质量的粗绝缘线,因此损耗下降,Q值比厂家提供的数值要高。对于35kV及以上电压等级的变频谐振试验装置在实际使用中的Q值往往会厂家提供的Q值小的情况,分析如下:
 
    1)高压引线的影响
 
    单项电气设备进行交流耐压试验时,由于试品电容量小,高压引线对试验的影响不大。户外配电装置整体进行交流耐压试验时,设备的安装高度随电压等级增加,电压等级越高,高压引线越长。一般高压引线较长,电晕损耗增强,回路中等效电阻增大。它形成的杂散电容并联在被测电容上,回路谐振频率下降,使得Q值下降;同时周围电磁场的干扰也增大,使得Q值下降。因此,在进行高电压等级电气设备交流耐压试验时,尽量采用波纹管高压引线。
 
    2)天气的影响
 
    ①湿度高的情况下,引线电晕损耗大大增加,同时周围电磁场的干扰也增大,使得Q值下降。
 
    ②温度高的情况下,回路等效电阻大大增加,使得Q值下降。
 
    3)试验时间的影响
 
    随着试验时间的延长,设备受热,等效电阻增大,Q值也呈下降趋势。在大暑天这种现象十分显著。往往设备需要休息30分钟才能继续使用。
 
    4)电抗器的影响
 
    电抗器一般要求是无损耗电抗器,若是工艺不佳,往往损耗较大。另外,电抗器放置在铁板等金属部件上时,形成了涡流损耗,等效电阻增大。
 
    5)高电压试验频率不选最佳谐振点对Q值的影响
 
    在应用中,发现当电压升到接近试验电压时,电压上升速度太快并伴有较大的电压波动,甚至能导致电压保护动作,使试验必须重新开始,这对设备安全是不利的。但如果电压保护值设定过大,就不能很好的起到保护被试设备免受过电压的作用。因此,一般在2%试验电压下调到最佳谐振频率,之后在不超过40%试验电压情况下再调整一下频率,且稍稍偏小一点,避免出现上述现象。
 
    综上所述,在进行交流耐压试验时除了依靠电抗器良好的性能外,还要采取各种好的均压措施和合理的选择导线、合理的布置试验现场、合理安排时间等尽量提高Q值,并且采取散热等措施减少设备受热对Q值的影响。另外,在厂家提供的Q值的基础上配合现场接线布置情况适当修正,放大裕度(如高压引线较长就适当下降Q值),所计算下的电源容量就可以满足试验所需的要求。
 
    2.试验回路谐振频率
 
    在进行电容量比较小的电气设备的交流耐压试验时,如110kV变压器的中性点交流耐压试验,要求的频率为45-65Hz。如采用单台电抗器的组合进行交流耐压试验,往往频率达不到试验的要求或者不能发生谐振。因此可以并联外接耦合电容器,增大试验回路电容,降低频率,从而使谐振频率达到试验的要求。而在进行双母线双分段接线的GIS母线电压互感器的交流耐压试验时,要求的频率要大于100Hz。由于母线很长,电容量大,有时谐振频率达不到试验要求。因此可以采取电抗器的不同组合方式,降低试验回路的电抗,增大频率,从而使谐振频率达到试验的要求。
 
    3.试验回路电流大
 
    在进行电容量很大的电气设备的交流耐压试验时,如高电压、长距离的交联聚乙烯电缆,试验回路的电流很大,超过电抗器的额定电流。而且由于试验的时间很长,电抗器发热非常严重。为了满足试验的要求,可以将三台电抗器并联使用。这样,一方面可以满足试验的要求,另一方面也可以降低每台电抗器的试验电流,不会造成电抗器发热严重。
 
    4.小结
 
    变频串联谐振装置在交流耐压试验应用中经常碰到品质因数低、谐振频率太高或太低、试验回路电流大等问题。分析了产生问题的原因,并提出了相应的解决办法。

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