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串聯(lián)諧振的操作步驟

發(fā)布日期：2021-03-09　點(diǎn)擊：1197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(bǔ)償電容器（選配）組成。被試品的電容與電抗器構(gòu)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(hù)信號(hào)；調(diào)頻功率輸出經(jīng)激勵(lì)變壓器耦合給串聯(lián)諧振回路，提供串聯(lián)諧振的激勵(lì)功率。變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置是運(yùn)用串聯(lián)諧振原理，利用勵(lì)磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，調(diào)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(yàn)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(yù)防性試驗(yàn)。

1、接線：

先將變頻源主機(jī)接上電源，變頻源主機(jī)的輸出接在激勵(lì)變壓器的“輸入”端子上，接地端接地。然后將激勵(lì)變壓器的抽頭連接方式改為相應(yīng)的連接方式，高壓尾端口和接地端短接，激勵(lì)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(hào)線接在變頻源分壓器信號(hào)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(yàn)開始：

打開變頻源電源開關(guān)，儀器進(jìn)入開機(jī)畫面，點(diǎn)擊“參數(shù)設(shè)置”進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置界面，按要求設(shè)置試驗(yàn)電壓與試驗(yàn)時(shí)間，其中，過壓保護(hù)、過流保護(hù)、閃絡(luò)保護(hù)是根據(jù)試驗(yàn)電壓儀器自動(dòng)設(shè)置的，這樣參數(shù)就設(shè)置好了。

在使用時(shí)，一定要對它的線路有所檢查，因?yàn)樽约涸陂L時(shí)間沒有使用串聯(lián)諧振之后，很有可能它的線路就會(huì)出現(xiàn)一些松散，它的零部件也會(huì)出現(xiàn)一些松散，在沒有檢查的前提下就直接對著設(shè)備的電阻電壓進(jìn)行檢測時(shí)，很有可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)檢測出現(xiàn)問題，根本無法得到非常準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，無法解決自己設(shè)備所面臨的問題。因此當(dāng)大家在使用串聯(lián)諧振時(shí)一定要考慮到這一方面，能夠?qū)λ木€路進(jìn)行檢查之后，自然能夠保證在整個(gè)使用過程中有著更高的檢測效果，不會(huì)因?yàn)槟承┦虑闆]有考慮到而讓自己承受損失。

當(dāng)然在選擇使用串聯(lián)諧振的時(shí)候也需要定期維護(hù)，而且在檢測過程中不要隨便操作，因?yàn)榇?lián)諧振可以自動(dòng)輸入數(shù)據(jù)，也可以手動(dòng)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(huì)直接影響到整個(gè)數(shù)據(jù)測量的結(jié)果，甚至說會(huì)導(dǎo)致整個(gè)測量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，那么給自己又能夠帶來什么價(jià)值呢？只會(huì)讓自己在整個(gè)檢測的時(shí)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(nèi)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(shè)計(jì)可以很容易地實(shí)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(gòu)成一二個(gè)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(gè)和兩個(gè)之間，可以一爐的動(dòng)力傳輸，一個(gè)隔熱，一個(gè)熔化。無需使用外部開關(guān)裝置來選擇爐體。我們的串聯(lián)諧振設(shè)計(jì)，確保該設(shè)備是連續(xù)和穩(wěn)定運(yùn)行，并具有廣泛的負(fù)載匹配。電源柜整流部分采用全開放式設(shè)計(jì)，功率因數(shù)高，諧波小。12脈沖和24脈沖脈沖設(shè)計(jì)，進(jìn)一步減少諧波，特殊整流觸發(fā)板設(shè)計(jì)，以確保線路之間的相平衡電流，同時(shí)實(shí)施軟啟動(dòng)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(hào)傳輸都是通過光纖實(shí)現(xiàn)的，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)更穩(wěn)定。

串聯(lián)諧振雙輸出中頻電源所有設(shè)備都安裝在一個(gè)封閉的柜內(nèi)。國內(nèi)品牌使用銅和銅電源柜、銅進(jìn)行噴砂、鈍化、生產(chǎn)規(guī)范。電源柜組件的合理布置，便于維護(hù)，走線，接線規(guī)范。維修人員可以方便地訪問所有的維修點(diǎn)。整流器與逆變器之間設(shè)有隔離開關(guān)。在逆變器故障一側(cè)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(jīng)理的電源柜。冶煉管理器、可編程控制器和人機(jī)界面，形成一個(gè)方便的操作功能包括：自動(dòng)烘箱、冷啟動(dòng)、故障診斷、故障信息顯示和存儲(chǔ)、操作信息、系統(tǒng)狀態(tài)顯示。

在前門的上部設(shè)有一個(gè)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(hào)。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(nèi)操作過程中的溫升不會(huì)影響隔離控制室。同時(shí)，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(guān)保護(hù)系統(tǒng)。斷路器的快速動(dòng)作的功能（空氣開關(guān)）安裝在正電源，它是由一個(gè)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，壓力損失起著24v聯(lián)鎖線圈的保護(hù)作用，并具有過流保護(hù)、過電流時(shí)，它的跳閘保護(hù)，切斷供電電源柜電源。橋式整流器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，為逆變器提供一個(gè)穩(wěn)定的直流平臺(tái)。兩套串聯(lián)諧振逆變橋，輸出功率可以在兩個(gè)串聯(lián)諧振逆變橋之間任意分布。兩套串聯(lián)諧振電容補(bǔ)償裝置滿足雙輸出，可在同一時(shí)間進(jìn)行雙爐。該電容器安裝在一個(gè)全封閉電容柜內(nèi)，由高強(qiáng)度冷軋鋼板制成。

同時(shí)，還配備了差動(dòng)電流模式和DC注入式漏電測試報(bào)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(dāng)下列條件發(fā)生時(shí)關(guān)閉電源：

1、爐襯鉆鐵；

2、爐體濕度過大；

3、電源內(nèi)部絕緣不好；

4、一切會(huì)引起漏電的事件都會(huì)被及時(shí)檢測并停止設(shè)備運(yùn)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(shí)電暈聲和臭氧味很重，可能是由于試驗(yàn)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(gè)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(chǎn)品概述:

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

設(shè)備組成：

1、變頻控制電源

2、激勵(lì)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(shè)備的直流耐壓試驗(yàn)。由于系統(tǒng)諧振后具有很好的濾波特性，因此其產(chǎn)生的直流電壓優(yōu)于普通試驗(yàn)變壓器整流出來的直流電壓。

產(chǎn)品特點(diǎn)：

1、操作簡單。手動(dòng)試驗(yàn)（手動(dòng)尋找諧振點(diǎn)和手動(dòng)升壓）、自動(dòng)調(diào)諧（自動(dòng)尋找諧振點(diǎn)）和自動(dòng)試驗(yàn)（自動(dòng)尋找諧振點(diǎn)和自動(dòng)升壓）三種模式適應(yīng)不同試驗(yàn)要求；

2、局部放電量小，Q值高，調(diào)頻范圍寬；

3、試品閃烙后無暫態(tài)過電壓；

4、本裝置設(shè)計(jì)獨(dú)特。高壓組合電器試驗(yàn)電壓高，但試驗(yàn)電流小，而高壓電纜的試驗(yàn)電壓相對高壓組合電器來說要低，但試驗(yàn)電流大大增加，故此類調(diào)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(yàn)變壓器來完成變電站內(nèi)的交流耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)所需電源容量小，為試驗(yàn)容量的1/20～1/30倍可解決變壓器用變電源容量小于試驗(yàn)容量問題；

6、試驗(yàn)范圍大，可對CT，PT，開頭，斷路器，絕緣子，母線變壓器中性點(diǎn)等進(jìn)行交流耐振試驗(yàn)；

7、重量輕，單件重≤40kg，方便搬動(dòng)，極便于現(xiàn)成試驗(yàn)；

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

9、大屏幕顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)、狀態(tài)和實(shí)時(shí)操作步驟提示；

10、采用我公司專有的16位精細(xì)調(diào)頻和調(diào)壓軟件專業(yè)技術(shù)、11KHZ載波頻率、SPWM和進(jìn)口原裝IPM整體模塊。配合適當(dāng)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(jī)領(lǐng)先于國內(nèi)外同類產(chǎn)品；

11、軟件精細(xì)調(diào)頻、調(diào)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(yàn)電壓；

2、變壓器的電壓等級(jí)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(jí)、端口總數(shù)；

4、SF6開關(guān)的電壓等級(jí)；

5、電纜的單根長度和截面，試驗(yàn)時(shí)間，最高試驗(yàn)電壓等；

6、套管的電壓等級(jí)；

7、其他電力電器的類似相關(guān)參數(shù)；

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

1、測試對象的容量：

q值是評價(jià)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(gè)電路的有功損耗。在實(shí)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(jié)論。

然而，Q=wL/R。如果測試對象是GIS或由獨(dú)立元件組成的設(shè)備，則可以分段進(jìn)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(yàn)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(dāng)電路達(dá)到串聯(lián)諧振時(shí)，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(lì)磁電壓，提高q值的唯一方法是降低電路損耗電阻R。實(shí)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(gòu)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(dá)到ka。它與電抗器的鐵損耗構(gòu)成了電路損耗電阻r的重要組成部分。為了便于進(jìn)一步分析，我們引入了這一觀點(diǎn)——將整個(gè)電路的q值分解為電路的各個(gè)部分。設(shè)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(jié)論：

(1)串聯(lián)諧振試驗(yàn)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(gè)復(fù)雜的參數(shù)，一般由QL和QR決定，然而，在現(xiàn)場試驗(yàn)中，其他因素也會(huì)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(dǎo)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(qiáng)。實(shí)驗(yàn)室可采用長徑精加工鋁管，現(xiàn)場試驗(yàn)高壓引線應(yīng)采用長徑彈性引線。不建議使用裸銅線；

(4)當(dāng)輸出電壓接近標(biāo)稱值時(shí)，應(yīng)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(guān)，當(dāng)系統(tǒng)諧波源頻率天時(shí)就會(huì)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(shí)升高，而線電壓正常。試驗(yàn)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(yán)重飽和的限制，過電壓一般不超過倍額定電壓，但勵(lì)磁電流急劇增加，瞬時(shí)可高達(dá)額定勵(lì)磁電流的幾十倍以上，引起高壓保險(xiǎn)絲的頻繁熔斷。

①串聯(lián)或并聯(lián)諧振會(huì)產(chǎn)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(shè)備上，引起高壓電氣設(shè)備絕緣損壞。在熔斷器未及時(shí)熔斷的情況下會(huì)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(dǎo)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(dòng)作，最終會(huì)發(fā)生熱崩潰而損壞。

③在電壓互感器熔斷器不能及時(shí)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(hù)設(shè)備和計(jì)量儀表的絕緣造成損壞或引起繼電保護(hù)設(shè)備的誤動(dòng)。

④基波諧振時(shí)，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(shí)電壓互感器鐵芯的飽和會(huì)使變比誤差增大，影響計(jì)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(yù)防和應(yīng)對措施：

①少諧波源的產(chǎn)生

在選用鐵芯設(shè)備時(shí)盡量選用勵(lì)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(shí)應(yīng)注意同時(shí)提高三相電壓互感器的勵(lì)磁特性和伏安特性曲線的線性度，盡量選用同型號(hào)、同批次生產(chǎn)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(shí)合閘，由于合閘瞬間三相電壓的不同，會(huì)引起的三相負(fù)載的不對稱，使電源的中性點(diǎn)產(chǎn)生位移，中性點(diǎn)對地電壓與電源電壓疊加會(huì)使三相對地電壓同時(shí)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(chǎn)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(shè)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(diào)諧濾波器分為單調(diào)濾波器和雙調(diào)濾波器和高通濾波器，對產(chǎn)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(gè)單調(diào)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(gè)高通濾波器將其諧波部濾除。將有源電力濾波器裝設(shè)在諧波源處，用于抑制諧波源產(chǎn)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(tái)數(shù)。改變投入補(bǔ)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(diǎn)不接地系統(tǒng)經(jīng)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(shí)，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(zhuǎn)為熱備用時(shí)，發(fā)生電壓互感器鐵磁飽和引起的母線諧波諧振，則應(yīng)立即將斷路器轉(zhuǎn)入運(yùn)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(zhuǎn)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(yùn)行轉(zhuǎn)為熱備用時(shí)母線產(chǎn)生諧振，則應(yīng)立即將其返回運(yùn)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(diǎn)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(chǎn)生的諧波引起諧振。在電壓互感器的二次側(cè)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(dāng)發(fā)生諧振時(shí)自動(dòng)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(tái)電壓互感器一次側(cè)接成星形，中性點(diǎn)通過一臺(tái)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(nèi)采用的無功補(bǔ)償設(shè)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(jīng)濟(jì)運(yùn)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(shù)的廣泛應(yīng)用，用電負(fù)荷的結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化，大量的非線性負(fù)荷特別是電弧爐、電氣化鐵路、晶閘管調(diào)壓及變頻調(diào)整裝置的運(yùn)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(yán)重地影響了電能質(zhì)量。

當(dāng)一個(gè)諧波源在諧波頻率下，激勵(lì)一個(gè)感抗與容抗大小近似相等的電路，則該電路就會(huì)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(bǔ)償裝置中的電容器和串聯(lián)電抗器產(chǎn)生諧波過電流、過電壓和過負(fù)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(zhì)的老化，經(jīng)過一段時(shí)間的積累，促使電容器和串聯(lián)電抗器的損壞。同時(shí)使系統(tǒng)諧波水平升高，影響電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。故需要弄清并聯(lián)電容器諧波諧振的原理，找到切實(shí)解決這一問題的方法。