變頻串聯(lián)諧振技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

       變頻諧振試驗(yàn)裝置是利用無功補(bǔ)償原理,在完成發(fā)電機(jī)、電纜以及GIS組合電器的耐壓試驗(yàn)是只需要較小容量和較低電壓的試驗(yàn)電源就可以成功完成.同時(shí),該試驗(yàn)裝置還可用于變壓器、電流、電壓互感器等的現(xiàn)場試驗(yàn).這種試驗(yàn)方法**可靠,并能有效地檢出有絕緣缺陷的電氣設(shè)備.

       1　變頻諧振試驗(yàn)的原理
       變頻諧振試驗(yàn)的原理是利用組合設(shè)備的等效電容和已知電感量的高壓電抗器構(gòu)成串聯(lián)回路,通過變頻電源調(diào)節(jié)試驗(yàn)電源頻率使電路達(dá)到串聯(lián)諧振.這時(shí),電容器和電抗器的無功功率平衡.

       2　變頻諧振系統(tǒng)的組件

       2.1　控制系統(tǒng)
       控制系統(tǒng)是變頻諧振系統(tǒng)的心臟模塊,它包含了所有的電子及控制模塊.所有的模塊放在一個(gè)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*新的測量值(電壓、頻率、電流等)、觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài).三相橋式連接變頻器的作用是將三相主電源電壓轉(zhuǎn)換成為可調(diào)幅方波電壓,通過主回路開關(guān)取得三相線電壓傳送到6脈沖轉(zhuǎn)換器整流,然后提供給電容組.方波輸出電壓由轉(zhuǎn)換橋以需要的輸出頻率產(chǎn)生,輸出電壓的有效值通過調(diào)整脈沖寬度實(shí)現(xiàn)無級可調(diào).所有的控制信號由微處理器產(chǎn)生,系統(tǒng)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)設(shè)頻率,或者自動(dòng)將輸出頻率調(diào)整到諧振頻率.高壓系統(tǒng)根據(jù)操作人員的設(shè)置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)諧,控制升壓、耐壓時(shí)間和關(guān)機(jī).還可以通過設(shè)備的RS232接口與外部計(jì)算機(jī)聯(lián)接,從而控制整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)測量.
 
      2.2　勵(lì)磁變壓器
       勵(lì)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(zhì)因數(shù)的期望值.勵(lì)磁變壓器可以做在電抗器的內(nèi)部,或者做成獨(dú)立單元.

       2.3　高壓電抗器
       在諧振頻率下,電抗器與負(fù)載將勵(lì)磁方波電壓變成理想正弦波.高壓電抗器的參數(shù)選擇必須充分考慮到試品功率和頻率范圍.

       2.4　多級組合型電抗器
單級電抗器組合后可以滿足回路的**配置,保證輸出電壓和頻率范圍,每級電抗器的電壓等級可以單獨(dú)確定.這種電抗器的優(yōu)點(diǎn)是組合方便、便于運(yùn)輸,缺點(diǎn)是運(yùn)行工況時(shí)間短.箱式電抗器是專門為電纜現(xiàn)場試驗(yàn)設(shè)計(jì)的,為油浸式,自然冷卻電抗器.可以采用電容式瓷套管輸出,也可以采用電纜終端式回充SF6輸出.輸出的標(biāo)準(zhǔn)電纜成為系統(tǒng)的基本負(fù)載,與待測電纜的終端頭相連.
 
      2.5　電壓測量系統(tǒng)、耦合電容器和基本負(fù)載
       電壓測量系統(tǒng)包括一個(gè)分壓器和一個(gè)峰值電壓表,電壓表安裝在控制柜中,電壓值在操作屏上顯示.分壓器也可以當(dāng)作耦合電容器和基本負(fù)載使用.在多級組合電抗器中,分壓器是獨(dú)立單元,而在SF6絕緣和箱型電抗系統(tǒng)中,分壓器已經(jīng)安裝到電抗器中.

       2.6　試驗(yàn)參數(shù)
       試驗(yàn)參數(shù)主要包括:①試品的等效電容C:這個(gè)參數(shù)主要依靠經(jīng)驗(yàn)的積累,或通過生產(chǎn)廠家獲得;②試驗(yàn)用電抗器的電感量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(jù)f=1/(2πlc)計(jì)算;④試驗(yàn)電流I:根據(jù)I=ωCU計(jì)算;⑤試驗(yàn)電壓U:電壓值的大小根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程具體確定.
 
      3　變頻諧振系統(tǒng)的應(yīng)用和優(yōu)點(diǎn)
 
      3.1　應(yīng)用
       變頻諧振系統(tǒng)應(yīng)用,具體情況如下:①新安變、龍古變、官田變GIS的耐壓試驗(yàn);②110kV新安變、七里變、豐城變、洛舍變、西山變、高林變、前村變、塘南變等多座變電所主變的耐壓試驗(yàn);③織里變2公里長的10kV電纜耐壓試驗(yàn);④塘橋變、長超變35kV電容器電纜耐壓試驗(yàn);⑤橫街變主變電纜共計(jì)12根一次完成;⑥青山變35kV壓變耐壓.

       3.2　優(yōu)點(diǎn)
       大量的現(xiàn)場試驗(yàn)證明,變頻串聯(lián)諧振成套試驗(yàn)裝置能夠很好地滿足現(xiàn)場試驗(yàn)高壓系統(tǒng)的要求,具有如下優(yōu)點(diǎn):
       (1)試驗(yàn)電源容量較小,減輕了由于電源容量的不足對現(xiàn)場試驗(yàn)的制約;
       (2)試驗(yàn)裝置體積小,電抗器采用多級或疊積式結(jié)構(gòu),便于運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝;
       (3)試驗(yàn)接線方便,操作簡單,大大縮短了試驗(yàn)時(shí)間;
       (4)**可靠性高,變頻裝置采用的IGBT及驅(qū)動(dòng)回路輸出波形失真度小,頻率輸出穩(wěn)定性好;
       (5)具有良好的IGBT、過電流、過電壓以及放電保護(hù)功能,能夠保護(hù)設(shè)備及人身**.如在耐壓過程中發(fā)生擊穿時(shí),由于電路失去諧振條件,電源輸出電流自動(dòng)減小,試品兩端的電壓驟然下降,不會(huì)產(chǎn)生過電壓,放電能量小,因此對試驗(yàn)裝置和試品不會(huì)造成較大危害;
       (6)試驗(yàn)的等效性較好,采用接近工頻(30～300Hz)的交流電壓作為試驗(yàn)電源,無論是在等效性和一致性上都與50Hz/60Hz的工頻電源非常接近,從而保證了試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性和可靠性.實(shí)踐證明,使用變頻串聯(lián)諧振系統(tǒng)不僅節(jié)約了大量人力和物力,還減少了試驗(yàn)時(shí)間及系統(tǒng)停電時(shí)間,提高了供電可靠性,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.