分析變頻串聯諧振技術在力系統中的應用

變頻諧振試驗裝置是利用無功補償原理,在完成發機、纜以及GIS組合器的耐壓試驗是只需要較小容量和較低壓的試驗源就可以成功完成.同時,該試驗裝置還可用于變壓器、流、壓互感器等的現場試驗.這種試驗方法安全可靠,并能有效地檢出有絕緣缺陷的氣設備.

1　變頻諧振試驗的原理

    變頻諧振試驗的原理是利用組合設備的等效容和已知感量的高壓抗器構成串聯回路,通過變頻源調節試驗源頻率使路達到串聯諧振.這時,容器和抗器的無功功率平衡.

2　變頻諧振系統的組件

   2.1　控制系統

       控制系統是變頻諧振系統的心臟模塊,它包含了所有的子及控制模塊.所有的模塊放在一個控制柜中,操作屏在控制柜的上方,操作人員可以控制所有的功能、讀取的測量值（壓、頻率、流等）、觀察系統的運行狀態.三相橋式連接變頻器的作用是將三相主源壓轉換成為可調幅方波壓,通過主回路開關取得三相線壓送到6脈沖轉換器整流,然后提供給容組.方波輸出壓由轉換橋以需要的輸出頻率產生,輸出壓的有效值通過調整脈沖寬度實現無級可調.所有的控制信號由微處理器產生,系統產生一個預設頻率,或者自動將輸出頻率調整到諧振頻率.高壓系統根據操作人員的設置自動進行調諧,控制升壓、耐壓時間和關機.還可以通過設備的RS232接口與外部計算機聯接,從而控制整個系統進行自動測量.

    2.2　勵磁變壓器

      勵磁變壓器的作用是將控制單元的輸出變成諧振回路的輸入.其一次線圈和控制單元相連,二次線圈則取決于高壓回路的品質因數的期望值.勵磁變壓器可以做在抗器的內部,或者做成獨立單元.

    2.3　高壓抗器

      在諧振頻率下,抗器與負載將勵磁方波壓變成理想正弦波.高壓抗器的參數選擇必須充分考慮到試品功率和頻率范圍.

    2.4　多級組合型抗器

單級抗器組合后可以滿足回路的*配置,保證輸出壓和頻率范圍,每級抗器的壓等級可以單獨確定.這種抗器的優點是組合方便、便于運輸,缺點是運行工況時間短.箱式抗器是專門為纜現場試驗設計的,為油浸式,自然冷卻抗器.可以采用容式瓷套管輸出,也可以采用纜終端式回充SF6輸出.輸出的標準纜成為系統的基本負載,與待測纜的終端頭相連.

     2.5　壓測量系統、耦合容器和基本負載

      壓測量系統包括一個分壓器和一個峰值壓表,壓表安裝在控制柜中,壓值在操作屏上顯示.分壓器也可以當作耦合容器和基本負載使用.在多級組合抗器中,分壓器是獨立單元,而在SF6絕緣和箱型抗系統中,分壓器已經安裝到抗器中.

     2.6　試驗參數

      試驗參數主要包括:①試品的等效容C:這個參數主要依靠經驗的積累,或通過生產廠家獲得;②試驗用抗器的感量L:原則是選擇使諧振頻率在30～300Hz;③回路的諧振頻率f:根據f=1/（2πlc）計算;④試驗流I:根據I=ωCU計算;⑤試驗壓U:壓值的大小根據試驗規程具體確定.

     3　變頻諧振系統的應用和優點

    3.1　應用

      變頻諧振系統應用,具體情況如下:①新安變、龍古變、官田變GIS的耐壓試驗;②110kV新安變、七里變、豐城變、洛舍變、西山變、高林變、前村變、塘南變等多座變所主變的耐壓試驗;③織里變2公里長的10kV纜耐壓試驗;④塘橋變、長超變35kV容器纜耐壓試驗;⑤橫街變主變纜共計12根一次完成;⑥青山變35kV壓變耐壓.

      3.2　優點

      大量的現場試驗證明,變頻串聯諧振成套試驗裝置能夠很好地滿足現場試驗高壓系統的要求,具有如下優點:

       （1）試驗源容量較小,減輕了由于源容量的不足對現場試驗的制約;

       （2）試驗裝置體積小,抗器采用多級或疊積式結構,便于運輸和現場安裝;

       （3）試驗接線方便,操作簡單,大大縮短了試驗時間;

       （4）安全可靠性高,變頻裝置采用的IGBT及驅動回路輸出波形失度小,頻率輸出穩定性好;

       （5）具有良好的IGBT、過流、過壓以及放保護功能,能夠保護設備及人身安全.如在耐壓過程中發生擊穿時,由于路失去諧振條件,源輸出流自動減小,試品兩端的壓驟然下降,不會產生過壓,放能量小,因此對試驗裝置和試品不會造成較大危害;

       （6）試驗的等效性較好,采用接近工頻（30～300Hz）的交流壓作為試驗源,無論是在等效性和一致性上都與50Hz/60Hz的工頻源非常接近,從而保證了試驗結果的實性和可靠性.實踐證明,使用變頻串聯諧振系統不僅節約了大量人力和物力,還減少了試驗時間及系統停時間,提高了供可靠性,取得了較好的經濟效益和社會效益.

     關鍵詞：串聯諧振 試驗裝置 力系統