变频串联谐振技术

湖北四方国瑞电力控股有限公司为大家讲述一下:变频串联谐振技术

变频串联谐振试验是利用电抗器的电感和被检测物体的电容实现电容谐振, 从而在被检测物体上获取比较大的电流和电压,变频串联谐振技术是当前电缆高压试验比较流行的一种方法, 四方国瑞电力下面重点介绍电缆高压试验中变频串联谐振技术的应用,从而为同类研究提供参考(www.hfcb.com.cn)。

串联谐振高压试验设备技术

1.串联谐振的产生

R.L.C串联回路图如图2所示。

在R.L.C串联电路中,在正弦电压U作用下,复阻抗:z=R+j( ωL- 1/ωC )=R+jX

其中:X是角频率ω的函数,X=XLXC,X会随着ω的增大逐渐变大,其变化函数图如图3所示。

图3 在R.L.C串联电路中变化函数图

当ω>ω0时,X>0,电路为感性;当ω<ω0时,X<零,电容为容性;当ω和ω0相同时,电路阻抗Z( ω0)=R,为纯阻性,此时电路的电流和电压相同,而电路的工作状态被称为串联谐振。 电路本身的参数L、 C决定了串联电路的谐振频率,这些影响因素与外界环境没有关系,因此,也称为电路的固有频率。 如果电源的频率固定,可以调节电路参数L、 C,从而确保电源频率和电路固有频率的相同,进而发生谐振.

2.串联谐振电源的优点

串联谐振电源是利用谐振电抗器和被测电缆电容之间的调频,产生谐振从而产生大的电流和电压,因此,在整个试验过程中,串联谐振电源只需要提供系统有功消耗的能量,能极大的节省电能消耗。 在串联谐振电源中,不需要重量、 体积大的大功率调压装置以及试验变压器,大大地减少了试验设备占用的面积。 串联谐振电源是谐振式滤波电路,能防止输出电压发生波形畸变的现象,避免了谐波峰值击穿试验电缆的现象。在串联谐振状态下,如果试验电缆的绝缘线被击穿,就会改变回路的电容值,从而导致电路脱谐,回路的电流就会迅速的下降,但在并联谐振状态下,发生以上现象时,电流会迅速上升几十倍,极大地增加了安全事故的发生几率,因此,串联谐振能有效地防止短路电流烧伤故障点的现象。

当试验电缆发生击穿现象时,由于失去了谐振条件,高电压也会消失,而电弧也会瞬时熄灭,在恢复电压过程中,需要花费比较长的时间恢复电压,而在再次达到闪络电压前,电源就会断开,因此,串联谐振电源恢复电压的过程是能量积累的一个过程,并且在这个过程中不会恢复过电压。

3.串联谐振试验频率

由于电缆的电容量比较大,如果采用传统的工频试验变压器进行试验,存在试验变压器体积大、 工作电源大电流现场获取难等问题,因此,一般情况下都会采用串联谐振交流耐压设备进行试验,串联谐振试验设备具有输入电源容量小、 重量轻、体系小、运输方便等特点。目前,在试验过程中经常会选用30~300 Hz调频式串联谐振试验设备,这种设备具有多重保护、自动调谐、 噪音低、 灵活多变等优点。

在串联谐振试验过程中,试验频率范围是需要重点考虑的一个问题,目前,试验频率可以分为宽频率、 工频率、 接近工频率三种情况,其中宽频率包括1~300 Hz、 20~300 Hz、 30~300 Hz等几种情况;工频率包括45~55 Hz、 45~65 Hz等几种情况;接近工频率为35~75 Hz。

SFXZ-变频串联谐振试验装置

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