串联谐振系统讲解
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串联谐振原理一、串联谐振的产生:谐振是由R、L、C元件组成的电路在一定条件下发生的一种特殊现象。
首先,我们来分析R、L、C串联电路发生谐振的条件和谐振时电路的特性。
图1所示R、L、C串联电路,在正弦电压U作用下,其复阻抗为:Z=R+j(W,-=K+j区-X J=-T jX式中电抗X=Xl—Xc是角频率3的函数,X随3变化的情况如图2所示。
当3从零开始向8变化时,X从-8向+8变化,在3<30时、X<0,电路为容性;在3>30时,X>0,电路为感性;在3=30时X{叫)=硒£彳一—0图1图2此时电路阻抗Z(3o)=R为纯电阻。
电压和电流同相,我们将电路此时的工作状态称为谐振。
由于这种谐振发生在R、L、C串联电路中,所以又称为串联谐振。
式1就是串联电路发生谐振的条件。
由此式可求得谐振角频率3o如下:3G=—--/LC谐振频率为兀二薮袅由此可知,串联电路的谐振频率是由电路自身参数L、C决定的.与外部条件无关,故又称电路的固有频率。
当电源频率一定时,可以调节电路参数L或C,使电路固有频率与电源频率一致而发生谐振;在电路参数一定时,可以改变电源频率使之与电路固有频率一致而发生谐振。
二、串联谐振的品质因数:串联电路谐振时,其电抗X(3o)=0,所以电路的复阻抗=R呈现为一个纯电阻,而且阻抗为最小值。
谐振时,虽然电抗X=X L—Xc=0,但感抗与容抗均不为零,只是二者相等。
我们称谐振时的感抗或容抗为串联谐振电路的特性阻抗,记为p,即p的单位为欧姆,它是一个由电路参数L、C决定的量,与频率无关。
工程上常用特性阻抗与电阻的比值来表征谐振电路的性能,并称此比值为串联电路的品质因数,用Q表示,即品质因数又称共振系数,有时简称为Q值。
它是由电路参数R、L、C共同决定的一个无量纲的量。
三、串联谐振时的电压关系谐振时各元件的电压分别为即谐振时电感电压和电容电压有效值相等,均为外施电压的Q倍,但电感电压超前外施电压900,电容电压落后外施电压900,总的电抗电压为0。
串联谐振的原理串联谐振是指在电路中的元件串联连接起来,在特定的频率下,电路中的电感、电容和电阻元件形成共振回路,使电路的阻抗最小,达到谐振的状态。
串联谐振的原理可以从电路理论和振动理论两个方面进行解释。
从电路理论的角度来看,串联谐振的原理与电感和电容元件的频率特性有关。
电流在电感元件中会产生磁场,而在电容元件中会产生电场。
在特定频率下,电感和电容元件的磁场和电场会产生共振效应,能量在它们之间来回传递。
此时,电路对电流的阻抗最小,电压最大,电路负载消耗的功率最大。
具体来说,串联谐振的原理可以通过RLC电路来解释。
RLC电路是由电阻、电感和电容三个元件串联连接而成,其中电感和电容是串联谐振的主要元件。
当电感和电容元件与交流电源相连时,电路会形成一个频率依赖的回路。
这是因为电感元件会产生自感磁场,与通过它的电流成正比,而电容元件会产生电场能量,与电压成正比。
在串联谐振的特定频率下,电感元件和电容元件的磁场和电场能量交换平衡,形成谐振回路。
此时,电感元件的自感磁场能量与电容元件的电场能量相等,且能量在两者之间来回传递。
当电感和电容元件的频率为谐振频率时,电感元件和电容元件共同阻抗的幅值最小,电路的阻抗也最小。
这个阻抗最小点对应于电路的共振频率。
从振动理论的角度来看,串联谐振的原理可以用机械振动系统的谐振现象进行类比。
机械振动系统由弹簧和质量块组成,当受到周期性外力作用时,系统会出现共振现象。
在特定频率下,弹簧的弹性势能和质量块的动能达到最大,能量在它们之间来回转换。
类似地,在电路中,电感元件和电容元件相当于弹簧和质量块,交流电源相当于周期性外力。
在特定频率下,电感元件的磁场能量和电容元件的电场能量也达到最大,能量在它们之间来回传递。
这种能量的交换和传递使得电容和电感元件对电流的阻抗最小,形成了共振回路。
总的来说,串联谐振的原理可以从电路理论和振动理论两个方面解释。
从电路理论的角度来看,串联谐振的原理与电感和电容元件的频率特性有关,特定频率下电流的阻抗最小。
串联谐振的条件公式串联谐振是指由多个振荡器按一定方式连接而成的谐振系统。
在串联谐振中,各个振荡器的振荡频率相同,并且相位差相同。
串联谐振的条件可由以下公式表示:1.振荡频率相同:在串联谐振中,由于振荡器需要处于相位差相同的状态,所以各个振荡器的振荡频率必须相同。
假设有n个振荡器,它们的振荡频率分别为f1, f2, ..., fn,那么串联谐振的条件可以表示为:f1 = f2 = ... = fn2.相位差相同:在串联谐振中,各个振荡器的相位差必须相同。
相位差是指其中一时刻一些振荡器的相位与参考振荡器的相位之差。
因为串联谐振要求各个振荡器的相位差相同,所以所有振荡器的相位差应该等于一些常数。
假设相位差的常数为Φ,各个振荡器的相位差分别为Φ1,Φ2,...,Φn,那么串联谐振的条件可以表示为:Φ1=Φ2=...=Φn=Φ3.等效电阻相加:在串联谐振的电路中,各个振荡器的电阻会影响整个电路的谐振特性。
在没有电阻时,振荡器的输出能够达到无穷大。
然而,在现实中,振荡器总是存在一定的内阻。
当各个振荡器按一定方式连接时,它们的电阻值将相加。
假设各个振荡器的电阻分别为R1,R2,...,Rn,那么串联谐振的条件可以表示为:R=R1+R2+...+Rn4.等效电感相加:在串联谐振的电路中,各个振荡器的电感会影响整个电路的谐振特性。
当各个振荡器按一定方式连接时,它们的电感值将相加。
假设各个振荡器的电感分别为L1,L2,...,Ln,那么串联谐振的条件可以表示为:L=L1+L2+...+Ln5.等效电容倒数相加:在串联谐振的电路中,各个振荡器的电容会影响整个电路的谐振特性。
当各个振荡器按一定方式连接时,它们的电容值的倒数将相加。
假设各个振荡器的电容分别为C1,C2,...,Cn,那么串联谐振的条件可以表示为:(1/C)=(1/C1)+(1/C2)+...+(1/Cn)综上所述,串联谐振的条件可以通过上述几个公式来表示:振荡频率相同、相位差相同、等效电阻相加、等效电感相加以及等效电容倒数相加。
串 联 谐 振 讲 义前言:随着国家电网的日益发展,被试设备的电压等级越来越高,容量越来越大。
早先的交流升压变压器由于设备体积大,设备重量重,不能满足现代试验------体积小、重量轻、操作简单、兼容性强的特点。
所以串联谐振这种技术在迅速的推广及应用。
一. 工作原理串联谐振原理图上图可以把它简单的替换成1个RLC 串联回路等效图串联谐振电路中,流过LCR 的电流是相等的,而Q 值表示的是电感或电容两端电压比上电阻两端电压,所以Q 值就是电抗比上电阻,并取正值。
Q=wL/R=1/(wRC)。
而并联谐振网络中,LCR 两端的电压都是相等的,而Q 值表示的是流过电感或电容的电流比上电阻上流过的电流,所以Q 值是电纳比上电导并取正值。
Q=(1/wL)/(1/R)=R/(wL)=wRC当RLC电路产生谐振时,X L=X C U C=UX L/R=UX C/R此时的谐振频率为f=1/2∏(√LC) ,在C上将产生很高的电压 U C=QU e 式中U e为电源输入电压,Q是品质因数。
即在被试品上获得的电压是电源输入电压的Q倍。
串联谐振的优点:利用额定电压较低的电源,通过谐振(谐振条件X L=X C)可以在被试品上获得较高的输出电压。
此电路形成1个良好的滤波电路,故输出电压U C是1个良好的正弦波电压。
当试品击穿失去谐振,高低压电流自动减小,不会扩大被试品的故障点。
二.常用计算公式1. 输入功率 P=UIcosф谐振时,负载为纯阻性cosф=1,P=UI2. 输出功率 P C=U C I=QU e I=QP e3. 谐振电流 I=2∏fCU C4. 试品电容 C=1/(2∏f)2L5. 回路电感 L=1/(2∏f)2C6. 谐振频率 f=1/2∏(√LC)7. 电抗器电流 I L=U L/X L=U L/2∏Fl8. 品质因数 Q=U C/U e注:U e励磁变输出电压,U C被试品两端电压。
三.设备熟悉串联谐振设备由5个部件组成,分别是电抗器、励磁变、变频控制箱、分压器、负载补偿电容器。
lc串联谐振原理
lc串联谐振原理是一种电子学原理,它涉及到一种用于电子信号处理
的线路构造。
它比较常见的应用是在电路中用来进行滤波频率的控制。
下面,我们来详细介绍lc串联谐振原理。
1. 什么是lc串联谐振原理
lc串联谐振原理是最基本而重要的一种电子学原理。
它涉及电路中连
接一个电感(L)和一个电容(C)的构造,当两者共同参与电路传输时,就会形成一种谐振状态。
2. lc串联谐振系统的特点
由L和C构成的lc串联谐振系统具有几个显著的特点,其中最重要的是:当L和C的共同参与电路传输时,就会形成一种谐振状态,L和C
的存在使得电路的频率获得了特定的控制,从而使得滤波器也就获得
了特定的控制功能。
此外,lc串联谐振系统还具有高灵敏性,调节灵
活性强,能够保持较高的输入输出线性度等优良特性。
3. lc串联谐振原理的应用
Lc串联谐振原理在电子信号处理中,最常见的应用就是滤波器,在滤
波器中,由lc串联谐振系统构成的滤波器能够过滤掉电路中的干扰信号,有效的提高了电子信号的精度。
此外,lc串联谐振原理还可以用
于其他电子电路的应用,比如变频器、放大器等,都可以利用它的特
性及功能来构造相关的电路结构。
综上所述,lc串联谐振原理是一种电子学原理,它涉及到一种用于电
子信号处理的线路构造,具有高灵敏性,调节灵活性强,能够保持较
高的输入输出线性度等优良特性,它比较常见的应用是在电路中用来
进行滤波频率的控制,还可以用于其他电子电路的应用,比如变频器、放大器等。
一、概述•该装置主要针6.3kV发电机,10kV电缆,母线及35kV变压器的交流耐压试验设计制造。
电抗器采用多只分开设计,既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求,又能满足象10kV电缆这样的低电压的交流耐压试验要求,具有较宽的适用范围,是地、市、县级高压试验部门及电力安装、修试工程单位理想的耐压设备。
•该装置主要由变频电源、激励变压器、电抗器、电容分压器组成。
二、串联谐振在电力系统中应用的优点•1、所需电源容量大大减小。
串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的,在整个系统中,电源只需要提供系统中有功消耗的部分,因此,试验所需的电源功率只有试验容量的1/Q。
•2、设备的重量和体积大大减少。
串联谐振电源中,不但省去了笨重的大功率调压装置和普通的大功率工频试验变压器,而且,谐振激磁电源只需试验容量的1/Q,使得系统重量和体积大大减少,一般为普通试验装置的1/10-1/30。
•3、改善输出电压的波形。
谐振电源是谐振式滤波电路,能改善输出电压的波形畸变,获得很好的正弦波形,有效的防止了谐波峰值对试品的误击穿。
•4、防止大的短路电流烧伤故障点。
在串联谐振状态,当试品的绝缘弱点被击穿时,电路立即脱谐,回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。
而并联谐振或者试验变压器方式做耐压试验时,击穿电流立即上升几十倍,两者相比,短路电流与击穿电流相差数百倍。
所以,串联谐振能有效的找到绝缘弱点,又不存在大的短路电流烧伤故障点的忧患。
•5、不会出现任何恢复过电压。
试品发生击穿时,因失去谐振条件,高电压也立即消失,电弧即刻熄灭,且恢复电压的再建立过程很长,很容易在再次达到闪络电压前断开电源,这种电压的恢复过程是一种能量积累的间歇振荡过程,其过程长,而且,不会出现任何恢复过电压。
三、主要功能及其技术特点•1、装置具有过压、过流、零位启动、系统失谐(闪络)等保护功能,过压过流保护值可以根据用户需要整定,试品闪落时闪落保护动作并能记下闪络电压值,以供试验分析。
串联谐振基本原理(电容为试验品)
串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容组成LC串联回路,调节变频电源输出的电压频率,实现串联谐振,在被试品上获得高电压,是当前高电压试验的一种新方法,深受专家好评,在国内外已经得到广泛的使用。
根据谐振原理,我们知道当前电抗器L的感抗值X L与回路中的容抗值Xc相等时,回路达到谐振状态,此时回路中仅回路电阻R消耗有功功率,而无功功率则在电抗器与试品电容之间来回振荡,从而在试品上产生高压。
谐振频率:。
串联谐振src工作原理-概述说明以及解释1.引言引言部分是文章的开篇,主要用来介绍文章的背景和主题。
在撰写引言部分时,可以简要介绍串联谐振(src)的概念和重要性,概括说明本文的结构和目的。
下面是1.1 概述部分的内容建议:引言部分旨在介绍串联谐振(src)以及本文的研究内容。
串联谐振(src)是一种重要的电路结构,在许多电子设备和通信系统中都得到了广泛的应用。
通过合理设计和调节电路参数,可以实现电路的谐振效应,达到信号放大或滤波等功能。
本文将重点探讨串联谐振(src)的工作原理和在电路中的应用,以及对其优势和局限性进行分析。
同时,也将探讨未来串联谐振(src)的发展方向。
通过本文的深入解析,读者将能更加全面地了解串联谐振(src)的重要性和作用,为相关领域的研究和实践提供参考和启示。
1.2文章结构文章结构部分的内容应该包括本文的详细组织安排,可以写成以下内容:"1.2 文章结构本文主要分为三个部分进行探讨,分别是引言、正文和结论。
在引言部分中,将对串联谐振(src)的概念进行简要介绍,概述文章的主要内容和目的。
接着,在正文部分中,将详细阐述src的工作原理,包括其原理和特点,以及在电路中的应用情况。
最后,在结论部分中,将对src的重要性进行总结,分析其优势和局限性,以及展望未来src的发展方向。
通过以上三个部分的阐述,读者将能够全面了解串联谐振src工作原理的相关知识,为进一步深入研究和应用提供参考和指导。
"1.3 目的本文的目的是为读者介绍串联谐振(src)的工作原理及其在电路中的应用。
通过深入了解src的概念和工作原理,读者可以更加全面地理解这种谐振电路在电子领域中的重要性和实际应用。
此外,本文还将探讨src的优势和局限性,以及对未来src发展方向的展望,帮助读者更好地了解和应用这一领域的技术,促进电子领域的发展和进步。
愿通过本文的介绍,读者能够对src的工作原理和应用有一个清晰的认识,为他们进一步学习和研究电子领域提供一定的帮助。
串联谐振:在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压U与电流I的相位相同,电路呈现纯电阻性,这种现象叫串联谐振。
当电路发生串联谐振时,电路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值,电抗元件上的电压最高,所以又称为电压谐振。
生活中的许多地方都运用串联谐振的原理。
如变频串联谐振耐压试验装置就是运用串联谐振的原理设计的。
变频串联谐振试验装置由变频电源、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。
被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式;分压器并联在被试品上,用于测量被试品上的谐振电压,并作过压保护信号;调频功率输出经励磁变压器耦合给串联谐振回路,提供串联谐振的激励功率。
上海大帆电气DFVF3000变频串联谐振耐压装置.......明确名词::阻抗包括电阻、容抗、感抗,电抗指的是电感,可以狭义理解为这样。
但实际上不是,两者有所区别。
电抗器与电感器,是两个即相互联系又几乎完全不同的两个概念. 虽然电感器也可以叫电感器,但是二者的应用领域以及工作原理是完全不同的,以下介绍电抗器与电感器的区别: 首先来认识一下电感器: 电感器是用绝缘导线绕制的各种线圈称为电感器,简称为电感。
电感器也是能够把电能转化为磁能而存储起来的元件。
电感的两个最主要的作用就是滤波(通直流,阻交流)和储能。
电感器的结构类似于变压器,但只有一个绕组。
如果电感器中没有电流通过,则它阻止电流流过它;如果有电流流过它,则电路断开时它将试图维持电流不变。
电感器又称扼流器、电抗器。
电感器是一种常用的电子元器件。
当电流通过导线时,导线的周围会产生一定的电磁场,并在处于这个电磁场中的导线产生感应电动势——自感电动势,我们将这个作用称为电磁感应。
为了加强电磁感应,人们常将绝缘的导线绕成一定圈数的线圈,我们将这个线圈称为电感线圈或电感器,简称为电感。
电感器具有阻止交流电通过而让直流电顺利通过的特性。
串联谐振工作原理
串联谐振是指将多个谐振器按一定顺序与频率串连起来,形成一个更大的谐振系统,使其在特定频率下达到最佳谐振的状态。
其工作原理基于以下几个方面:
1. 谐振器:每个独立的谐振器都有其特定的共振频率,当输入的信号频率等于谐振频率时,谐振器将产生较大的振幅响应。
2. 串联连接:将多个谐振器以串联的方式相连,形成一个更大的谐振系统。
串联连接的好处是可以通过调整不同谐振器的频率来满足特定需求。
3. 能量传递:在串联谐振系统中,振动能量会从一个谐振器传递到下一个谐振器,形成共振现象。
当一个谐振器达到谐振状态时,它会传递能量给下一个谐振器,使其逐渐接近谐振状态。
4. 增强效果:通过串联谐振,每个谐振器的振幅逐渐增强,达到一个最大值。
这是因为在共振频率附近,能量传递更加有效,使系统响应更强。
5. 频率选择性:串联谐振系统可以实现对特定频率的选择性增强响应。
每个谐振器具有不同的谐振频率,因此,只有与谐振频率匹配的信号才会被增强,其他频率的信号会被抑制。
总而言之,串联谐振通过将多个谐振器按一定顺序相连,形成一个更大的谐振系统,实现特定频率的选择性增强响应。
并联谐振和串联谐振一、概述谐振电路是一种能够在特定频率下实现高效能量传输的电路。
谐振电路分为并联谐振和串联谐振两类,它们的共同点是在特定频率下具有较大的阻抗,从而实现了高效能量传输。
本文将详细介绍并联谐振和串联谐振的原理、特点、应用等方面。
二、并联谐振1. 原理并联谐振电路由一个电感L和一个电容C组成,如图1所示。
当交流信号通过该电路时,如果信号频率与电感和电容的共振频率相同,则会在该频率下形成高阻抗状态,从而实现了高效能量传输。
2. 特点(1)具有较大的输入阻抗,在输入端不会对信号源造成负载影响;(2)输出端阻抗小,适合驱动低阻抗负载;(3)对于变化较小的负载变化具有一定的稳定性。
3. 应用(1)用于滤波器设计中,可以实现对某一特定频率进行滤波;(2)用于无线通信系统中,可以实现对信号进行选择性放大;(3)用于音频放大器中,可以实现对特定频率的信号进行放大。
三、串联谐振1. 原理串联谐振电路由一个电感L和一个电容C组成,如图2所示。
当交流信号通过该电路时,如果信号频率与电感和电容的共振频率相同,则会在该频率下形成低阻抗状态,从而实现了高效能量传输。
2. 特点(1)具有较小的输入阻抗,在输入端会对信号源造成一定的负载影响;(2)输出端阻抗大,适合驱动高阻抗负载;(3)对于变化较小的输入信号变化具有一定的稳定性。
3. 应用(1)用于无线通信系统中,可以实现对信号进行选择性滤波;(2)用于音频放大器中,可以实现对特定频率的信号进行放大;(3)用于LC振荡器中,可以实现产生稳定的正弦波输出。
四、总结并联谐振和串联谐振是两种常见的谐振电路,在特定应用场景下具有各自独特的优势。
并联谐振适合驱动低阻抗负载,具有较大的输入阻抗和对负载变化的稳定性;串联谐振适合驱动高阻抗负载,具有较小的输入阻抗和对输入信号变化的稳定性。
在实际应用中,需要根据具体情况选择合适的谐振电路。
第一篇串联谐振原理本篇将和大家讨论串联谐振电源产生的原理,并分析串联谐振现象的一些特征,探索串联谐振现象的一些基本规律,以便在应用中能更自如的使用串联谐振电源产品和分析在试验过程中发生的一些现象。
一、串联谐振的产生:谐振是由R、L、C元件组成的电路在一定条件下发生的一种特殊现象。
首先,我们来分析R、L、C串联电路发生谐振的条件和谐振时电路的特性。
图1所示R、L、C串联电路,在正弦电压U作用下,其复阻抗为:式中电抗X=Xl—Xc是角频率ω的函数,X随ω变化的情况如图2所示。
当ω从零开始向∞变化时,X从﹣∞向﹢∞变化,在ω<ωo时、X<0,电路为容性;在ω>ωo时,X>0,电路为感性;在ω=ωo时式1图1 图2 此时电路阻抗Z(ωo)=R为纯电阻。
电压和电流同相,我们将电路此时的工作状态称为谐振。
由于这种谐振发生在R、L、C串联电路中,所以又称为串联谐振。
式1就是串联电路发生谐振的条件。
由此式可求得谐振角频率ωo如下:谐振频率为由此可知,串联电路的谐振频率是由电路自身参数L、C决定的.与外部条件无关,故又称电路的固有频率。
当电源频率一定时,可以调节电路参数L或C,使电路固有频率与电源频率一致而发生谐振;在电路参数一定时,可以改变电源频率使之与电路固有频率一致而发生谐振。
二、串联谐振的品质因数:串联电路谐振时,其电抗X(ωo)=0,所以电路的复阻抗呈现为一个纯电阻,而且阻抗为最小值。
谐振时,虽然电抗X=X L—Xc=0,但感抗与容抗均不为零,只是二者相等。
我们称谐振时的感抗或容抗为串联谐振电路的特性阻抗,记为ρ,即ρ的单位为欧姆,它是一个由电路参数L、C决定的量,与频率无关。
工程上常用特性阻抗与电阻的比值来表征谐振电路的性能,并称此比值为串联电路的品质因数,用Q表示,即品质因数又称共振系数,有时简称为Q值。
它是由电路参数R、L、C共同决定的一个无量纲的量。
三、串联谐振时的电压关系谐振时各元件的电压分别为即谐振时电感电压和电容电压有效值相等,均为外施电压的Q倍,但电感电压超前外施电压900,电容电压落后外施电压900,总的电抗电压为0。
在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压U与电流I的相位相同,电路呈现纯电阻性,这种现象叫串联谐振。
当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。
串联谐振的三大应用高压大电容量设备进行交流耐压试验时,试验变压器容量要求非常大,试验设备笨重,而应用串联谐振原理可以利用电压及容量小得多的设备产生所需的试验电压,满足试验要求。
下面三新电力给大家介绍一下串联谐振试验装置在各个领域的应用。
1.在电缆试验中的应用城乡电网中电缆的大量使用,其故障时有发生。
为保证交联电缆的安全运行,国家电网公司对电缆交接和预防性试验做出了新的规定,用交流耐压试验替代原来的直流耐压试验,以避免直流试验的累积效应对电缆造成损伤。
国际大电网会议(CIGRE)21.09工作组的建议导则提出高压挤包绝缘电缆的现场试验采用DAXZ串联谐振试验系统,频率范围为30~300Hz。
并在1997年发表的题为“高压橡塑电缆系统敷设后的试验”的总结报告中明确指出以下3条。
①由于直流电场强度按电阻率分布,而电阻率受温度等影响较大,同时耐压试验过程中,终端头的外部闪络引起的行波可能造成绝缘损坏。
②直流耐压试验在很高电压下,难以检出相间的绝缘缺陷。
③直流电压本身容易在电缆内部集起空间电荷,引起电缆附件沿绝缘闪络,因波过程还会产生过电压,这些现象迭加在一起,使局部电场增强,容易形成绝缘弱点,在试验过程中可能导致绝缘击穿,并可能在运行中引起事故。
很多电缆在交接试验中按GB50150-2006标准进行直流耐压试验顺利进行,但投运不久就发生绝缘击穿事故,正常运行的电缆被直流耐压试验损坏的情况也时有发生。
交流耐压试验因其电场分布符合运行实际情况,故对电缆的试验最为有效。
通常交流电力电缆的电容量较大,试验电流也很大,调感式设备的体积将非常巨大并且电感调节也很困难,而调频式装置则灵活性更强,更易于实现。
因此,电缆现场交流耐压试验多利用变频谐振试验设备。
三新可根据客户需求制造10KV、35KV、110KV、220KV、500KV 电压等级的串联谐振试验装置。
2.在GIS设备中的应用气体绝缘开关设备在工厂整体组装完成以后或分单元进行调整试验,试验合格后以分单元运输的方式运往现场安装。
运输过程中的振动、撞击等可能导致GIS元件或组装件内坚固件松动或移位;安装过程中,在联结、密封等工艺处理方面可能失误,导致电极表面刮伤或安装错位引起电极表面缺陷;安装现场可能从空气中进入悬浮尘埃。
导电微粒杂质等,这些在安装现场通过常规试验将难以检查出来,对GIS的安全运行将是极大的威胁。
由于试验设备和条件所限,早期的GIS产品多数未进行严格的现场耐压试验。
事故统计表明没有进行现场耐压试验的GIS大都发生了事故。
因此,GIS必须进行现场耐压试验。
GIS的现场耐压主要包括交流电压、振荡操作冲击电压和振荡雷电冲击电压等3种试验方法。
其中交流耐压试验是GIS现场耐压试验最常见的方法,它能够有效地检查异常的电场结构(如电极损坏)。
目前,由于试验设备和条件所限,现场一般只做交流耐压试验。
IEC517和GB7674认定对SF6气体绝缘试验电压频率在10~300Hz范围内与工频电压试验基本等效。
国内外大多采用调频式串联谐振耐压试验装置进行GIS现场交流耐压试验。
3.在发电机(电动机)交流耐压试验中的应用发电机定子绕组对地或相间电容量大,如300MW水轮发电机定子绕组对地电容量高达1.7~2.5μF,工频耐压时电容电流达到25~35A,试验设备容量数千kVA,采用常规试验设备时,设备笨重。
更为严重的是用常规大容量试验设备时,发电机定子绕组绝缘被击穿时的故障点短路电流大,会烧损铁芯,将造成很大的经济损失。
根据国家标准GB/T16927.2-1997《高电压试验技术》第一部分6.2.1.1电压波形的规定“试验电压一般应是频率为45~65Hz的交流电压,通常称为工频试验电压。
”为了满足发电机交流耐压试验电压频率为工频的要求,发电机串联谐振装置通常是调感式的,通过调节铁芯气隙改变电感从而达到工频谐振的目的。
谐振装置具有组合方式灵活,对试品的破坏小,同时串联谐振试验装置的体积、重量和所需要的电源容量远低于采用传统的试验变压器,大大减轻了现场试验的工作量。
因此,串联谐振试验装置将在电力设备交流耐压试验工作中获得越来越广泛的应用。
串联谐振中三类试验频率范围综合国内外有关技术资料,选择合适的试验频率范围是个比较重要的问题。
在这方面,有一些不同的观点和提法。
就目前的国内外的提法来看,我们总结可分成3类:第1类为较宽频率范围30-300Hz、20-300Hz、1-300Hz;第2类为工频范围,45-65Hz,45-55Hz;第3类为接近工频,35-75Hz。
1.较宽频率范围国际大电网会议第21、09工作组发布的《试验导则》,建议频率范围为30-300Hz。
但实际上更低一些频率也具有较好地等效性。
IEC60840和IEC62067标准草案(2001年和2000年)就规定可采用20-300Hz。
国外有些厂家设计串联谐用电抗器,在特殊情况下也有采用最低频率为25Hz或20Hz 的。
当然频率愈低,被试电缆的长度(电容量)可增大。
但是电抗器铁心因此放大,使重量增加。
个别资料显示, 1-300Hz的交流试验也具有与工频交流试验的等效性,这说明实际应用中频率下限有可能取得更低,例如小于20Hz甚至到0.1Hz也是可行的。
进一步表明在这样的频率范围内,绝缘内部各介质的电压分布及介质特性仍基本相同。
工作频率超过300Hz是否适当?有资料报导说,随频率增高,串谐电抗器及励磁变压器的损耗降低,但是要考虑被试品电容介质的极化发热问题,因此频率高于300Hz是不可取的。
2.工频范围国际上工业频率主要指50Hz和60Hz两种,故IEC标准规定对高压绝缘的工业试验频率范围为45-65Hz,在我国额定工频为50Hz。
GB/T16927.1-1997规定工频试验频率范围为45-55Hz。
认为工频电力电缆的试验电压也必须是工频,这是趋于比较保守的观点。
针对此问题应该着重说明交接和预防性试验的目的在于发现绝缘缺陷的能力来定的。
在不同的频率下只要绝缘内部介质电压分布相同,又有基本相同的检出绝缘故障的能力,就能达到试验的目的。
因此即使选用比工频范围更宽的频率也是可以接受的。
在90年代中期为了选择适当的交流耐压试验的频率范围,做了大量、仔细的基础研究工作。
得出频率在30-300Hz范围内,橡塑电缆内部几种典型绝缘缺陷的击穿特性没有明显差别。
这应该是可信的,也得到普遍采用。
分析形成这种在不同频率下良好的击穿特性,主要原因是优良的同轴绝缘结构,单一的绝缘介质,材质相对纯洁、电场分布合理、规则。
因此,在不同频率下结构内部电压分布相同,形成宽频率范围试验的条件。
油纸绝缘电缆一直采用频率等于零的直流电压进行耐压试验,其实际效果很好,数十年来未受到置疑。
3.接近工频范围国外曾对正常XLPE(交联聚乙烯)绝缘电缆样品,在不同频率下进行击穿试验。
结果表明在频率为35-75Hz时击穿电压均落在可置信度95%之内。
因此有观点赞成试验电压频率最好选在35-75Hz,也较为靠近运行电压频率50Hz。
值得注意的是,上述测试结果是对正常绝缘做的击穿试验。
而交接和预防性试验所采用的试验电压值是偏低的,它只能击穿有缺陷的绝缘弱点(机械损伤、水树枝、终端头或接头盒应力铁锥施工或用料错误,等等),完全不足以击穿电缆本体的正常绝缘。
可见两种试验的目的和工作机理均不相同。
似乎没有必要将正常绝缘35-75Hz的击穿特性“延伸”应用到检测绝缘缺陷方面。
串联谐振串联补偿装置的分类在输电线路上采用串联补偿装置( 以下简称“ 串补装置”)来提高系统的稳定输送容量,改善线路电器参数,实现2条线路输送3 条线路的功率,既提高了传输功率又节省了投资。
串补用的电容器通常有2种:外熔丝电容器及内熔丝电容器。
外熔丝电容器是熔丝装置安装在电容器单元的外部。
IEC标准规定外熔丝的熔断电流应是所保护的电容器额定电流的1.43倍以上,一般取1.5倍。
变频串联谐振耐压试验装置,作为串补用的电容器还需要考虑电容器组两端短路放电时熔丝不被熔断,否则在系统发生故障而串补电容器组退出运行时,旁路间隙或分路开关旁路电容器组时会使电容器组的外熔丝动作。
内熔丝电容器是每相电容器组由320台电容器单元组成。
变频串联谐振耐压试验装置,该电容器是油浸全膜电容器,实际设计的电场强度为170V/um。
电容器组的保护水平为2.3pu,保护电压为230。
熔丝熔断对电容器元件的影响。
由于电容器单元的熔丝被熔断后的恢复电压较高,熔丝的制造相对比较困难。
采用内熔丝的电容器的熔丝安装在电容器的内部,每个电容器元件都有相应的熔丝。
当某个电容器元件发生故障时,只是该电容器元件的熔丝熔断,切除该电容器元件。
故障电容器元件被切除后,该电容器单元仍然可以正常运行。
变频串联谐振耐压试验装置,损失的电容器容量较小,按电容器组设计例子,电容器单元只损失1/52 的容量。
运行经验表明,内熔丝电容器单元中单个元件的损坏,不会进一步扩大元件的故障。
这是因为元件的额定电流较小,熔丝被熔断时的恢复电压较低,熔丝动作速度相对较快,熔断的副产物不多,不会对单元中其他元件的运行造成危害。
采用内熔丝电容器组的主要缺点:A.内熔丝不保护电容器单元的端子与其外壳之间的故障,若发生这类故障,就需要靠电容器组不平衡保护来旁通电容器组。
实际的经验表明这类故障发生的概率是非常低的。
B.电容器元件或电容器单元发生故障时,不能直观到,必须用专用的仪器定期进行测量才能发现。
由于元件的故障是随机分布在各个电容器单元中,因此该电容器元件的故障概率非常低。
通过500KV安装串联补偿装置的运行实践,实现了提高长线路的稳定输送容量,改善了并联线路之间的负荷分配,降低了线路损耗,有效地提高了电压质量。
变频串联谐振耐压试验装置对这套串联补偿装置实现了有效的操作与控制,它的使用具有明显的经济效益和社会效益。
但是由于超高压线路使用串联补偿装置为数不多,运行经验、检修经验不成熟,因此若装置中选择带部分可控串联补偿方式,对系统发生故障后消除振荡更为有益。
串联谐振中系统配置要求1.变频控制源控制主要功能及说明过压保护,失谐保护:本装置有电子式过压保护、失谐保护功能,避免试品不受过流和闪络伤害,且动作灵敏。
过流保护:系统装有电子式过流保护装置,此装置抗干扰能力强,并有动作迅速,避免试品不受到伤害,而且,它采用关断功率管的方式来切断输出,不直接切断电流,不会产生电弧。
自动寻找谐振点:在试验时,可以设定变频控制源自动/手动方式,自动方式,变频控制源将自动的找到谐振点。