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變頻串聯諧振有什么用處

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變頻串聯諧振有什么用處

發布日期:2018-08-10 作者: 點擊:

一、變頻串聯諧振有什么用處分析

在電阻、電感及電容所組成的串聯電路中,當容抗與感抗相等時,電路中的電壓與電流相位相同,電路呈現純電阻性,此即為串聯諧振。當電路發生串聯諧振時,電路的阻抗Z=R,此時回路總阻抗值Z小,回路電流Z大值。圖1(a)所示為電感和電容元件串聯組成的一端口網絡,其等效阻抗,當發生諧振時,其端口電壓與電流同相位,即,由此可推得諧振角頻率和諧振頻率分別為,。定義諧振時的感抗或容抗 為特性阻抗ρ,則特性阻抗ρ與電阻R的比值即為品質因數Q。

電路諧振時阻抗值Z小,當端口電壓一定時,電路電流將達到Z大值,如圖1(b)所示,且該值的大小僅與電阻的阻值有關而與電感和電容無關。諧振時電感電壓與電容電壓數值相等、相位相反,為總電壓的Q倍[4],即。RLC串聯電路的電流是電源頻率的函數,即在電路的電感L、電容C和電源電壓US不變的情況下,不同的R值得到不同的Q值,圖2(a)所示為不同Q值時的電流幅頻特性曲線。

為了研究電路參數對諧振特性的影響,通常采用通用諧振曲線,圖2(b)所示為串聯諧振電路的通用諧振曲線。通用諧振曲線的形狀只與Q值有關,且曲線形狀越尖銳,電路的選頻性能越好。幅值大于峰值的0.707倍所對應的頻率范圍為通帶寬,理論推導可得,由該式可知通帶寬與品質因數成反比。

二、變頻串聯諧振應用分析

變頻串聯諧振其諧振頻率,其中L為電抗器的電感值,如有幾個電抗器串并聯使用應考慮互感的影響;C為被試品及分壓電容器的和,現場可以用電橋或介損儀進行實際測量獲得。高壓電流I=2πfCU,由被試品的電氣參數和出廠耐壓試驗值,可確定現場的耐壓試驗電壓U;有功功率P=1.2(P0+PK),其中P0為勵磁變空載損耗,PK為電抗器額定有功損耗。

變頻串聯諧振

變頻串聯諧振試驗過程中,勵磁變的容量應大于有功功率P,并在勵磁變Z低輸出電壓滿足試驗要求的前提下盡量降低勵磁變的變比,從而相應減小勵磁變原邊的輸入電流。試驗電源容量S=P+P1,其中P1為變頻電源本身的損耗,由電源端輸入電壓為380V可得電源電流I1=。試驗中電抗器的額定電壓和電流也應大于試驗電壓和高壓電流,當電抗器采取串并聯以滿足試驗要求時,必須計算每個電抗器上所承受的電壓和電流不超限值。

在現場試驗中,通常采用16mm2以上的裸銅線接地,裸銅線其寄生電感在μH數量級,約0.1-1μH/m,直流電阻約0.1mΩ,如果接地線有彎曲環繞現象,電感量可增加到10-1000μH/m。試品絕緣通常在交流電壓的正峰值或負峰值被擊穿,試品被擊穿瞬間試品上的電壓Z高,擊穿后試品上的電壓跌落到零的時間一般在0.1-10μs之間,具體情況與擊穿點的實際情況有關。從放電能量上看,即使放電時,試品的Z小電容量只有0.002μF,實際試驗時試品電容量遠大于該值。如以放電時頻率為100kHz、地線寄生電感為1μH、放電電流為1000A計算,地線的寄生感抗XL==0.628Ω,地線可能產生的過電壓Ud=If XL=1000×0.628=628V。如果地線連接不規范,寄生電感就會增大很多,產生的過電壓可能更大,可危及變頻電源及人身安全。所以高壓試驗系統必須一點可靠接地,分壓器的接地點與大地的連接線應盡量短,接地線應粗、直、短,從而保證試驗安全。

三、變頻串聯諧振應用范例

以某變電站220kV GIS導體對外殼耐壓試驗為例,產品出廠試驗電壓導體對地為460kV,現場交接試驗電壓值為出廠試驗的80%,即368kV。試驗設備采用變頻式串聯諧振耐壓試驗裝置,試驗按電氣設備交接試驗標準和規程進行[1,5]。試驗時GIS設備所有氣室均充額定壓力SF6氣體且微水測量合格,架空線、電力變壓器、避雷器和保護間隙與GIS隔離開。導體對外殼耐壓加壓試驗時,220kV GIS試驗電壓由#1主變220kV側套管處施加,每次一相,其他兩相與接地的外殼短接。


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