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变频串联谐振应用分析

来源:美端电气   发布时间:2019-10-04 06:55


变频串联谐振应用分析
变频(frequency conversion)串联谐振其谐振频率,其中L为电抗器的电感值,如有几个电抗器串并联使用应考虑(consider)互感的影响;C为被试品及分压电容器的和,现场可以用电桥或介损仪进行实际测量获得。高压电流(Electron flow)I=2πfCU,由被试品的电气参数(parameter)和出厂耐压试验值,可确定现场的耐压试验电压U;有功功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)P=1.2(P0+PK),其中P0为励磁变空载损耗,PK为电抗器额定有功损耗。
变频(frequency conversion)串联谐振试验过程中,励磁变的容量应大于有功功率P,并在励磁变最低输出电压满足试验要求的前提下尽量降低励磁变的变比,从而相应减小励磁变原边的输入电流(Electron flow)。试验电源容量S=P+P1,其中P1为变频电源本身的损耗,由电源端输入电压为380V可得电源电流I1=。试验中电抗器的额定电压和电流也应大于试验电压和高压电流,当电抗器采取串并联以满足试验要求时,必须计算每个电抗器上所承受的电压和电流不超限值。
在现场试验中,通常采用16mm2以上的裸铜(化学式Cu)线接地,裸铜线(黄铜线)其寄生电感在μH数量级,约0.1-1μH/m,直流电阻约0.1mΩ,如果接地线(别称:避雷线)有弯曲(Bend)环绕现象,电感量可增加到10-1000μH/m。试品绝缘通常在交流电压的正峰值(peak)或负峰值被击穿,试品被击穿瞬间试品上的电压最高,击穿后试品上的电压跌落到零的时间一般在0.1-10μs之间,具体情况与击穿点的实际情况有关。从放电能量上看,即使放电时,试品的最小电容量只有0.002μF,实际试验时试品电容量远大于该值。如以放电时频率(frequency)为100kHz、地线寄生电感为1μH、放电电流(Electron flow)为1000A计算,地线的寄生感抗XL==0.628Ω,地线可能产生的过电压Ud=If XL=1000×0.628=628V。如果地线连接不标准,寄生电感就会增大很多,产生的过电压可能更大,可危及变频(frequency conversion)电源及人身安全。所以高压试验系统必须一点可靠接地,分压器的接地点与大地的连接线应尽量短,接地线应粗、直、短,从而保证试验安全。
变频串联谐振应用范例
以某变电站220kV GIS导体对外壳耐压试验为例,产品出厂试验电压导体对地为460kV,现场交接试验电压值为出厂试验的80%,即368kV。试验设备采用变频式串联谐振耐压试验装置,试验按电气设备交接试验标准和规程进行[1,5]。试验时GIS设备所有气室均充额定压力SF6气体且微水测量合格,架空线、电力变压(气压变量)器、避雷器和保护间隙与GIS隔离开。导体对外壳耐压加压试验时,220kV GIS试验电压由#1主变220kV侧套管处施加,每次一相,其他两相与接地的外壳短接。
为进行GIS导体对外壳交流耐压试验,试验前先用介损仪在该变#1主变220kV侧测得各相对地电容,并根据被试设备电容量估算所需电感以及试验电流(Electron flow)及容量,各相对地电容量如表1所示。根据理论计算进行准备试验工作,现场试验实际谐振频率为73.8Hz,试验过程中未发生设备部件的闪络、放电,且试验前后试品绝缘(insulated)无明显变化,设备顺利通过交流耐压试验。