諧振電源講座

1、高壓諧振電源一、耐壓試驗(yàn)?zāi)康模?、試驗(yàn)時(shí)所施加的試驗(yàn)電壓場(chǎng)強(qiáng)是模擬電力設(shè)備的運(yùn)行工況。2、高壓試驗(yàn)得出的通過(guò)與不通過(guò)的結(jié)論指電力設(shè)備的薄弱點(diǎn)是否對(duì)今后的運(yùn)行帶來(lái)危害。3、試驗(yàn)中的故障機(jī)理與電力設(shè)備運(yùn)行中的機(jī)理有相同的物理過(guò)程。4、為了加速這一物理過(guò)程，試驗(yàn)中采用了對(duì)電力設(shè)備的耐壓試驗(yàn)項(xiàng)目。 二、耐壓試驗(yàn)的物理模型1、直流耐壓試驗(yàn)，加在絕緣體上的電壓是按照電阻進(jìn)行分布。2、對(duì)于交流耐壓試驗(yàn)則是按照電容進(jìn)行分布。3、選擇那種耐壓方法是根據(jù)絕緣材料的特性和應(yīng)用場(chǎng)合等多種因素決定。 物理模型圖： 交流耐壓試驗(yàn)裝置有四種： 試驗(yàn)變壓器加補(bǔ)償電抗器（工頻）； 調(diào)感式諧振電源（工頻）； 調(diào)頻式諧振電源； 超

2、低頻交流試驗(yàn)裝置。 根據(jù)交聯(lián)電纜的材料結(jié)構(gòu)，我省對(duì)電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程的電力電纜部分進(jìn)行修訂補(bǔ)充，按照修訂后的電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程補(bǔ)充規(guī)定要求，2004年開(kāi)始將取消交聯(lián)電纜的直流耐壓試驗(yàn)項(xiàng)目,增加交流耐壓試驗(yàn)項(xiàng)目。 三、諧振電源 諧振電源裝置是利用無(wú)功補(bǔ)償原理，只需用較低電壓和較小容量的試驗(yàn)電源，可進(jìn)行大型發(fā)電機(jī)、電纜以及GIS組合電器的耐壓試驗(yàn)。這種試驗(yàn)方法安全可靠，并能有效的檢出有絕緣缺陷的電氣設(shè)備。 諧振的首要條件是： XLXC 即： 又： 串聯(lián)諧振的原理圖： CL1LC12LCfLC211 串聯(lián)諧振（電壓諧振） 串聯(lián)諧振裝置是由電感與電容和中壓電源及控制器串聯(lián)組成。 改變回路參數(shù)或

3、電源頻率，即對(duì)回路進(jìn)行調(diào)感或調(diào)頻至諧振，同時(shí)將有一個(gè)幅值遠(yuǎn)大于電源電壓（Q倍），并波形為正弦波的電壓加在試品上。 從式中和原理圖可知：諧振條件和試驗(yàn)電壓的穩(wěn)定性取決于電源頻率和試驗(yàn)回路特性的穩(wěn)定性。 當(dāng)試品放電時(shí)，即電容短路回路失諧，穩(wěn)態(tài)時(shí)高壓試驗(yàn)電壓下降Q倍，試品電流降為正常試驗(yàn)電流的1/Q，此時(shí)電源電壓完全作用在電抗器上。 在暫態(tài)時(shí)由于回路負(fù)載呈感性，電感在過(guò)渡過(guò)程時(shí)它的電流不能突變，使試驗(yàn)回路電流無(wú)法發(fā)生突變，保證電源輸出較小的電流，電源輸出的電流較小，從而限制了對(duì)試品絕緣的損壞程度。 注意： 由于試品能量釋放完后，試品絕緣恢復(fù)，試驗(yàn)電壓會(huì)繼續(xù)自動(dòng)升高到擊穿電壓，試品再次擊穿，使試品故障

4、點(diǎn)擴(kuò)大。所以，試品擊穿時(shí)保護(hù)應(yīng)立即啟動(dòng)切斷電源輸出。 當(dāng)串聯(lián)回路處于諧振狀態(tài)時(shí)，電容上的電壓為：QUUUXIURXRXXXRXUCCLCCLC22)(式中： Q-電抗器品質(zhì)因素 品質(zhì)因素（Q值）在串聯(lián)諧振回路，是試品的電壓值與勵(lì)磁變壓器的輸出電壓之比，品質(zhì)因素主要取決于諧振電抗器的品質(zhì)因素。 品質(zhì)因素（Q值）計(jì)算方式： 其中 ： 式中： Q 諧振電源的品質(zhì)因素； 諧振回路的特性阻抗； L諧振回路的電感量； C諧振回路的電容量； R諧振回路的電阻值。CLRQ 串聯(lián)回路在諧振狀態(tài)時(shí)， 此時(shí)回路成阻性。 此時(shí)回路中 視在功率為：S=UI 有功功率為：P=I2R 無(wú)功功率為：Q=I2(XL-XC)RX

5、XRZCL22)(在工程實(shí)際應(yīng)用中需注意：（1）諧振回路的有功損耗還有電暈、電導(dǎo)損耗、頻率損耗等，故有功損耗將會(huì)大于I2R 。（2）諧振回路中的電阻是等效出來(lái)的，其實(shí)際是電抗器的內(nèi)阻RL 和電容器的等效損耗電阻 RC及電暈電阻之和。 即：R= RL+RC+R電暈（3）諧振回路中電源提供的容量（諧振時(shí)有功功率等于視在功率）為電抗器上所產(chǎn)生容量的1/Q倍。 諧振電源的組成： 1、控制器； 2、勵(lì)磁變壓器（中壓電源）； 3、電抗器； 4、電壓測(cè)量裝置。 諧振電源每一個(gè)組件的作用： 控制器是用來(lái)控制輸出電壓和回路諧振頻率及過(guò)壓保護(hù)、擊穿保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、接地不良保護(hù)； 勵(lì)磁變壓器用于給諧振電抗器、試品提

6、供能量的變壓器。 電抗器用于同試品電容進(jìn)行諧振，以獲得高電壓或大電流。 電壓測(cè)量裝置采用電容元件，由高壓臂和低壓臂組成的轉(zhuǎn)換裝置及峰值表組成。通常低壓臂的電壓控制在交流100伏-200伏。用于測(cè)量高壓端電壓?？刂破鞯恼{(diào)壓調(diào)頻原理： 交流電源經(jīng)過(guò)整流后變換成直流，然后再通過(guò)逆變電路變換成交流，通過(guò)控制逆變電路來(lái)改變逆變輸出的頻率和電壓。 在交流電源變換成直流電時(shí)，通常采用全橋（可控）整流，通過(guò)電容組慮波。 直流變換成交流有多種控制方式，但逆變電路相同。 采用這種方式調(diào)整時(shí)，電源輸出的波形并不是光滑的正弦波，只是基波是正弦波。 串聯(lián)諧振回路產(chǎn)生諧振時(shí)，其激勵(lì)頻率只有一個(gè)，即為變頻電源的基波頻率，且

7、該頻率下的電壓通過(guò)回路中的電感和電容諧振被放大Q倍，非諧振頻率此時(shí)受回路中電感和電容阻波和濾波的作用，被衰減Q倍。 當(dāng)回路諧振時(shí)，高壓側(cè)的電壓波形失真小于1%。 回路在諧振時(shí)，回路阻抗最小并且承阻性。當(dāng)偏離諧振點(diǎn)時(shí)，回路阻抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于諧振時(shí)的回路阻抗。 諧振電源進(jìn)行輕載試品試驗(yàn)時(shí)，在高壓側(cè)并聯(lián)電容器使輕載試品變成重載，來(lái)滿足試驗(yàn)要求。同時(shí)使試驗(yàn)頻率接近于試品的工作頻率。四、諧振電源的選擇：（1）發(fā)電機(jī)的交流耐壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)采用調(diào)感型諧振電源，由于發(fā)電機(jī)電容量大、試驗(yàn)頻率要求在50Hz、試驗(yàn)電壓低，調(diào)感型諧振電源容易達(dá)到要求。 試驗(yàn)容量按發(fā)電機(jī)電容量配置。 工頻電壓的定義： 交流電壓試驗(yàn)時(shí)試驗(yàn)電壓一般

8、應(yīng)是頻率為4565Hz的交流電壓，通常稱為工頻試驗(yàn)電壓。（2） 變壓器交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，諧振電源的配置按所管轄地區(qū)的最大試品電容量進(jìn)行配置，一般來(lái)說(shuō)高壓輸出電流1A左右。由于，這類試驗(yàn)裝置可取代常規(guī)的試驗(yàn)變壓器，對(duì)其他的電力運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)也可用這類試驗(yàn)裝置，但是在配置時(shí)需增加補(bǔ)償電容器。（3）電力電纜交流耐壓試驗(yàn)頻率為30300Hz，但推薦試驗(yàn)頻率為4565Hz。電力電纜交流耐壓試驗(yàn)所用的諧振電源按轄區(qū)內(nèi)最長(zhǎng)的電力電纜在試驗(yàn)頻率為45Hz的試驗(yàn)電壓下的電流 來(lái)選擇。 在實(shí)際使用中： 將電抗器按轄區(qū)內(nèi)最短的電力電纜和最長(zhǎng)的電力電纜在試驗(yàn)頻率為4565Hz的試驗(yàn)電壓下的電流進(jìn)行重新組合，就能組合成一套完整的變頻諧振電源。 五、諧振電源驗(yàn)收方法：1、電抗器直流電阻測(cè)量；2、諧振電源系統(tǒng)自振頻率測(cè)量；3、高壓擊穿保護(hù)檢查；4、升壓過(guò)程中電源突然斷電檢查；5、1.2倍的耐壓試驗(yàn)；6、Q值的檢查；（一般都大于50）7、額定容量試驗(yàn)；8、測(cè)量系統(tǒng)計(jì)量（由浙江省電力試驗(yàn)研究所檢測(cè)）。六、諧振電源使用注意事項(xiàng)：1、諧振電源裝置的接地與試品的接地必須接在一起；2、對(duì)帶抽頭的勵(lì)磁