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  英译:frequency conversion

变频概述
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变频就是改变供电频率。

  变频技术的核心是变频器,它通过对供电频率的转换来实现电动机运转速度率的自动调节,把50Hz的固定电网频改为30—130 Hz的变化频率。同时,还使电源电压适应范围达到142—270V,解决了由于电网电压的不稳定而影响电器工作的难题。

  通过改变交流电频的方式实现交流电控制的技术就叫变频技术。

变频技术是应无级调速的需要而诞生的

  20世纪60年代后半期开始,电力电子器件从SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制品闸管)发展到今天的IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管),器件的更新促使电力变换技术的不断发展。20世纪70年代开始,脉宽调制变压变频(PWM—VVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代,作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣,并得出诸多优化模式,其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始,美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并广泛应用。

  变频器一般是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。

  VVVF变频器的控制相对简单,机械特性硬度也较好,能够满足一般传动的平滑调速要求,已在产业的各个领域得到广泛应用。但是,这种控制方式在低频时,由于输出电压较小,受定子电阻压降的影响比较显著,故造成输出最大转矩减小。另外,其机械特性终究没有直流电动机硬,动态转矩能力和静态调速性能都还不尽如人意,因此人们又研究出矢量控制变频调速。

矢量控制变频调速的做法

  矢量控制变频调速的做法是:将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic、通过三相—二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿直流电动机的控制方法,求得直流电动机的控制量,经过相应的坐标反变换,实现对异步电动机的控制。

  矢量控制方法的提出具有划时代的意义。然而在实际应用中,由于转子磁链难以准确观测,系统特性受电动机参数的影响较大,且在等效直流电动机控制过程中所用矢量旋转变换较复杂,使得实际的控制效果难以达到理想分析的结果。

  1985年,德国鲁尔大学的DePenbrock教授首次提出了直接转矩控制变频技术。该技术在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。目前,该技术已成功地应用在电力机车牵引的大功率交流传动上。并且变频技术所应用到的行业越来越广泛,和能源相关的行业都能用到. 举例:生活中空调,冰箱,洗衣机等等,工业:起重机等等

  直接转矩控制直接在定子坐标系下分析交流电动机的数学模型,控制电动机的磁链和转矩。它不需要将交流电动机化成等效直流电动机,因而省去了矢量旋转变换中的许多复杂计算;它不需要模仿直流电动机的控制,也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型。

  VVVF变频、矢量控制变频、直接转矩控制变频都是交—直—交变频中的一种。其共同缺点是输入功率因数低,谐波电流大,直流回路需要大的储能电容,再生能量又不能反馈回电网,即不能进行四象限运行。为此,矩阵式交—交变频应运而生。由于矩阵式交—交变频省去了中间直流环节,从而省去了体积大、价格贵的电解电容。它能实现功率因数为l,输入电流为正弦且能四象限运行,系统的功率密度大。该技术目前虽尚未成熟,但仍吸引着众多的学者深入研究。

变频技术与家用电器
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20世纪70年代

  家用电器开始逐步变频化,出现了电磁烹任器、变频照明器具、变频空调器、变频微波炉、变频电冰箱、IH(感应加热)饭堡、变频洗衣机等。

20世纪90年代后半期

  家用电器则依托变频技术,主要瞄准高功能和省电。比如,要求具有高速高出力、控制性能好、小型轻量、大容量、高舒适感、长寿命、安全可靠、静音、省电等优点。

  首先是电冰箱,由于它处于全天工作,采用变频制冷后,压缩机始终处在低速运行状态,可以彻底消除因压缩机起动引起的噪声,节能效果更加明显。

  其次,空调器使用变频后,扩大了压缩机的工作范围,不需要压缩机在断续状态下运行就可实现冷、暖控制,达到降低电力消耗,消除由于温度变动而引起的不适感。近年来,新式的空调器已采用无刷直流电动机实现变频调速,其节能效果较交流异步电动机变频又提高约10%—15%。为了进一步提高装置的效能,近年来,日本的空调器又逐步从单纯的PWM控制改为PWM十PAM混合控制方式。即较低速时采用PWM控制,保持U/f为一定;当转速大于一定值时,将调制度固定在最大值附近,通过改变直流斩波器的导通占空LL,提高逆变器输入直流电压值,从而保持变频器输出电压和转速成比例,这一区域称为PAM区。采用混合控制方式后,变频器的输入功率因数、电机效率、装置综合效率都比单独PWA4控制时有较大幅度的提高。

近年来新式的变频

  新式的变频冷藏库不但耗电量减少、实现静音化,而且利用高速运行能实现大幅度时快速冷冻;在洗衣机方面,过去使用变频实现可变速控制,提高洗净性能,新流行的洗衣机除了节能和静音化外,还在确保衣物柔和洗涤等方面推出新的控制内容;电磁烹任器利用高频感应加热使锅子直接发热,没有燃气和电加热的炽热部分,因此不但安全,还大幅度提高加热效率,其工作频率高于听觉之上,从而消除了饭锅振动引起的噪声;IH电饭堡得到的火力比电加热器更强,而且利用变频可以进行火力微调,只要合理设计加热感应线圈,可得到任意的加热布局,炊饭性能上了一个档次;变频微波炉利用高频电能给磁控管必要的升压驱动,电源结构小,炉内空间更宽敞,新式微波炉能任意调节电力,并根据不同食品选择最佳加热方式,缩短时间,降低电耗;照明方面,荧光灯使用高频照明,可提高发光效率,实现节能,无闪烁,易调光,频率任意可调,镇流器小型轻量。

变频技术正在给形形色色的家电带来新的革命,并将给用户带来更大的福音。今后变频技术还将随着电力电子器件、新型电力变换拓扑电路、滤波及屏蔽技术的进步而发展。家用太阳能发电系统还将给家电增添新的能源。

电力电子装置的危害及对策
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  电力电子装置中的相控整流和不可控二极管整流使输入电流波形发生严重畸变,不但大大降低了系统的功率因数,还引起了严重的谐波污染。另外,硬件电路中电压和电流的急剧变化,使得电力电子器件承受很大的电应力,并给周围的电气设备及电波造成严重的电磁干扰(EMl),而且情况日趋严重。许多国家都已制定了限制谐波的国家标准,国际电气电子工程师协会(IEEE)、国际电工委员会(IEC)和国际大电网会议(CIGRE)纷纷推出了自己的谐波标准。我国政府也分别于1984年和1993年制定了限制谐波的有关规定。

1.谐波与电磁干扰的对策

  (1)谐波抑制为了抑制电力电子装置产生的谐波,一种方法是进行谐波补偿,即设置谐波补偿装置,使输入电流成为正弦波。

  传统的谐波补偿装置是采用lC调谐滤波器,它既可补偿谐波,又可补偿无功功率。其缺点是,补偿特性受电网阻抗和运行状态影响,易和系统发生并联谐振,导致谐波放大,使LC滤波器过载甚至烧毁。此外,它只能补偿固定频率的谐波,效果也不够理想。但这种补偿装置结构简单,目前仍被广泛应用。

  电力电子器件普及应用之后,运用有源电力滤波器进行谐波补偿成为重要方向。其原理是,从补偿对象中检测出谐波电流,然后产生一个与该谐波电流大小相等极性相反的补偿电流,从而使电网电流只含有基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿,且补偿特性不受电网阻抗的影响。它已得到人们的重视,并将逐步推广应用。

  另一种方法是改革变流器的工作机理,做到既抑制谐波,又提高功率因数,这种变流器称单位功率因数变流器。

  大容量变流器减少谐波的主要方法是采用多重化技术:将多个方波叠加以消除次数较低的谐波,从而得到接近正弦的阶梯波。重数越多,波形越接近正弦,但电路结构越复杂。

  几千瓦到几百千瓦的高功率因数变流器主要采用PWM整流技术。它直接对整流桥上各电力电子器件进行正弦PWM控制,使得输入电流接近正弦波,其相位与电源相电压相位相同。这样,输入电流中就只含与开关频率有关的高次谐波,这些谐波次数高,容易滤除,同时也使功率因数接近1。采用PWM整流器作为AC/DC变换的 PWM逆变器,就是所谓的双PWM变频器。它具有输入电压、电流频率固定,波形均为正弦,功率因数接近1,输出电压、电流频率可变,电流波形也为正弦的特点。这种变频器可实现四象限运行,从而达到能量的双向传送。

  小容量变流器为了实现低谐波和高功率因数,一般采用二极管整流加PWM斩波,常称之为功率因数校正(PEC)。典型的电路有升压型、降压型、升降压型等。

  (2)电磁干扰抑制解决EMI的措施是克服开关器件导通和关断时出现过大的电流上升率di/dt和电压上升率du/dt,目前比较引入注目的是零电流开关(ZCS)和零电压开关(ZVS)电路。方法是:

  ①开关器件上串联电感,这样可抑制开关器件导通时的di/dt,使器件上不存在电压、电流重叠区,减少了开关损耗;

  ②开关器件上并联电容,当器件关断后抑制du/dt上升,器件上不存在电压、电流重叠区,减少了开关损耗;

  ③器件上反并联二极管,在二极管导通期间,开关器件呈零电压、零电流状态,此时驱动器件导通或关断能实现ZVS、ZCS动作。

目前较常用的软开关技术有:

  ①部分谐振PWM。为了使效率尽量与硬开关时接近,必须防止器件电流有效值的增加。因此,在一个开关周期内,仅在器件开通和关断时使电路谐振,称之为部分谐振。

  ②无损耗缓冲电路。串联电感或并联电容上的电能释放时不经过电阻或开关器件,称无损耗缓冲电路,常不用反并联二极管。

  在电机控制中主开关器件多采用 IGBT,IGBT关断时有尾部电流,对关断损耗很有影响。因此,关断时采用零电流时间长的ZCS更合适。

2、功率因数补偿早期的方法

  是采用同步调相机,它是专门用来产生无功功率的同步电机,利用过励磁和欠励磁分别发出不同大小的容性或感性无功功率。然而,由于它是旋转电机,噪声和损耗都较大,运行维护也复杂,响应速度慢,因此,在很多情况下已无法适应快速无功功率补偿的要求。

  另一种方法是采用饱和电抗器的静止无功补偿装置。它具有静止型和响应速度快的优点,但由于其铁心需磁化到饱和状态,损耗和噪声都很大,而且存在非线性电路的一些特殊问题,又不能分相调节以补偿负载的不平衡,所以未能占据静止无功补偿装置的主流。

  随着电力电子技术的不断发展,使用SCR、GTO和IGBT等的静止无功补偿装置得到了长足发展,其中以静止无功发生器最为优越。它具有调节速度快、运行范围宽的优点,而且在采取多重化、多电平或PWM技术等措施后,可大大减少补偿电流中谐波含量。更重要的是,静止无功发生器使用的电抗器和电容元件小,大大缩小装置的体积和成本。静止无功发生器代表着动态无功补偿装置的发展方向。

收音机变频原理

  所谓“变频”,就是通过一种叫“变频器”的电路,将接收到的电台信号变换成一个频率比较低但节目内容一样的“中频”,然后对“中频”进行放大和“检波”(取出电台高频信号中携带的音频信号[“表示声音的电信号”],供收听)。

  因为中频比电台信号频率低(现在有些机器的中频比电台信号频率高,另当别论),放大容易,不容易引起自激,灵敏度高,且可以针对固定的中频做很多的“调谐回路”,选择性好。带有自动增益(放大倍数)控制电路(即所谓的AGC),使强、弱电台的音量差距变小。

变频串联谐振成套试验装置
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变频串联谐振试验装置是运用串联谐振原理

  利用励磁变压器激发串联谐振回路,调节变频控制器的输出频率,使回路电感L和试品C串联谐振,谐振电压即为加到试品上电压。变频谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业,适用于大容量,高电压的电容性试品的交接和预防性试验。

  BPXZ串联谐振耐压装置主要由变频控制器,励磁变压器,高压电抗器,高压分压器等组成。变频控制器又分两大类,20KW及以上为控制台式,20KW以下为便携箱式;它由控制器和滤波器组成。变频控制器主要作用是把幅值和频率都固定的380V或200V工频正弦交流电转变为幅值和频率可调的正弦波。并为整套设备提供电源。励磁变压器的作用是将变频电源输出的电压升到合适的试验电压。高压电抗器L是谐振回路重要部件,当电源频率等于1/(2π√LCX)时,它与被试品CX发生串联谐振。

  该装置适用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV聚己烯电力电缆交流耐压试验。适用于60KV、220KV,500KVGIS交流耐压试验。适用于大型变压器,发电机组工频耐压试验;电力变压器感应耐压试验;接地电阻测量。

变频谐振试验装置产品别称:

  变频谐振、变频串联谐振、串联谐振、串联谐振变压器、串联谐振试验设备、串联谐振原理、串联谐振应用、串联谐振

变频谐振产品特性:

  1.稳定性、可靠性高。系统采用进口功率元件作为功率变换的核心,电压输出和频率输出稳定,电磁兼容设计合理,保护功能完善,经过多次高压直接对地短路的测试,系统仍然保持完好,同时系统也有很强的过载能力。

  2.自动调谐功能强大。系统自动调谐时,从30Hz到300Hz自动扫频,显示扫频曲线,用户能直观地看到系统调谐过程;扫频完成后,系统根据扫频初步找到的谐振频点,在其±5Hz范围内以0.01Hz为分辨率进行频率细扫,最后精确锁定谐振频率。

  3.支持多种试验模式。系统支持“自动调谐+手动调压”,“自动调谐+自动调压”,“手动调谐+手动调压”等试验模式,推荐使用“自动调谐+手动调压”模式,既能快速找到谐振点,又能通过手动调压控制试验过程,安全性更高。

  4.系统人机交互界面友好。试验参数设置、试验控制、试验结果等同屏显示,直观清晰,并具有自动计时及操作提示功能。全触摸屏操作及显示,具备试验数据保存和查询功能。

  5.保护功能完善。具备零位保护(电压输出控制旋钮不在零位时,禁止系统启动),过压保护,过流保护,闪络保护等功能,保证了系统的可靠性。

变频谐振装置技术参数:
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  ◆ 谐振电压波型:正弦波,波形畸变率<1.0%

  ◆ 输出频率:30~300Hz

  ◆ 工作制:满功率输出下,连续工作时间60min

  ◆ 品质因素:30~80

  ◆ 输入工作电源:单相380/220V±10%,50Hz

  ◆ 环境温度:-10℃~+50℃

  ◆ 相对湿度:<95%,无凝露状况

  ◆ 适用范围:

  1、电缆变频谐振装置;

  2、发电机交流耐压装置;

  3、变电站电气设备交流耐压谐振装置;

  4、CVT检验用谐振升压装置。

定义

  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(也称为电压谐振)。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。

危害性

  发生谐振时,由于感抗和容抗相等,所以电感和电容两端的电压有效值相等,即:UL=UC。又由于其相位相反,因此这两个电压是相互抵消的。在电容或电感的电压有效值为:UL=UC=XLI0=ω0LIO=ω0LU/R。式中ω0L/R称为谐振电路的品质因数,它代表电压比。即UC/U或UL/U。

  品质因数是衡量谐振电路特性的一个重要参数。如电路中电抗越大,电阻越小,则品质因数越高。因此电容或电感上的电压值将比外加电压大的多。一般电感、电容谐振电路的品质因数可达几十甚至几百。所以串联谐振又叫电压谐振。在电力系统中,串联谐振将会产生高出电网额定电压数倍的过电压,对电力设备的安全造成很大危害。

  在R-L-C串联电路中,出现线路端电压和电流同相位的现象叫串联谐振。

变频谐振产品别称:

  变频谐振、变频串联谐振、串联谐振、串联谐振变压器、串联谐振试验设备、串联谐振原理、串联谐振应用、串联谐振

变频谐振产品特性:
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1.稳定性、可靠性高。

  系统采用进口功率元件作为功率变换的核心,电压输出和频率输出稳定,电磁兼容设计合理,保护功能完善,经过多次高压直接对地短路的测试,系统仍然保持完好,同时系统也有很强的过载能力。

2.自动调谐功能强大。

  系统自动调谐时,从30Hz到300Hz自动扫频,显示扫频曲线,用户能直观地看到系统调谐过程;扫频完成后,系统根据扫频初步找到的谐振频点,在其±5Hz范围内以0.01Hz为分辨率进行频率细扫,最后精确锁定谐振频率。

3.支持多种试验模式。

  系统支持“自动调谐+手动调压”,“自动调谐+自动调压”,“手动调谐+手动调压”等试验模式,推荐使用“自动调谐+手动调压”模式,既能快速找到谐振点,又能通过手动调压控制试验过程,安全性更高。

4.系统人机交互界面友好。

  试验参数设置、试验控制、试验结果等同屏显示,直观清晰,并具有自动计时及操作提示功能。全触摸屏操作及显示,具备试验数据保存和查询功能。

5.保护功能完善。

  具备零位保护(电压输出控制旋钮不在零位时,禁止系统启动),过压保护,过流保护,闪络保护等功能,保证了系统的可靠性。

  该系列装置既可以采用调整电抗器电感量的方式达到谐振状态,也可以采用调整系统工作频率的方式达到谐振状态,还可以同时采用上述两种方式达到谐振状态。当需要什么频率做试验时,就将激励源的频率调整到需要的频率,然后根据被试品的电容量调节电抗器的感抗,使系统谐振,产生高压,在升压过程中,如果谐振点偏离,可以通过微调频率的方式准确找到谐振点,保证高Q值,从而最大程度的减小电源容量和试验设备体积重量。

变频谐振原理:

  运用串联谐振原理,利用励磁变压器激发串联谐振回路,调节变频电源的输出频率,使回路电感L和试品C串联谐振,谐振电压即为加到试品上电压。交流380V工频电源,经变频电源输出频率、幅值可调的调频电源,送入励磁变压器,升压至0~10kV,经谐振电抗器L和被试品CX,构成高压谐振主电路,当频率满足谐振条件(ωL=1/ωC)时,电路即达到谐振状态。此时装置能在较小的励磁电压Ue下,在被试品CX上产生几十倍于Ue的电压UX。回路谐振后,输出的电压波形为纯正弦波,系统的频率取决于回路的L-C参数。其中电抗器的电抗值在大多数情况下是固定的,可以根据被试品的电容量大小来调节试验频率的高低,从而满足与被试品的准确匹配,使得系统达到最佳的谐振状态。

耐压试验

  1、6kV-500kV高压交联电缆:交流耐压试验

  2、发电机:交流耐压试验

  3、GIS和SF6开关:交流耐压试验

  4、6kV-500kV变压器:工频耐压试验

  5、其它电力高压设备如母线,套管,互感器的交流耐压试验。

决定系统配置参数的因素

  ◇系统谐振电压等级和容量取决于试品的电容量C,试验电压U试验频率f。

  1、对于交联聚乙烯电缆决定系统配置的主要是:电缆的电压等级、电缆的截面积、试验电缆的长度及电缆要求的谐振频率范围。

  2、对于GIS决定系统配置的因素为:GIS的电压等级、GIS的间隔数和每个间隔的电容量C,GIS允许的试验频率范围。

  3、对于变压器、发电机等设备,系统的配置取决于试品的容量试验电压、试品的等效电容量C、要求的谐振频率和试品的空载损耗的大小。

  ACF变频串联谐振试验装置主要适用于电力、冶金、工矿企业动力部门等针对10V~35V高压交联电缆进行交接和预防性试验的现场试验装置。整套装置由变频控制箱、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。利用励磁变压器激发串联谐振回路,通过调节输出频率,使回路中电抗器和试品电容发生串联谐振,是当前高压试验的一种新方法,已得到广泛的应用。应用脉冲宽度调制PWM方式,输出电压的调节和变频器的逆变均采用先进、可靠的绝缘栅场效应IGBT开关管主要器件均采用进口元器件。变频控制箱大屏幕液晶显示,一键式操作

  

变频谐振高压试验装置在gis系统中的应用
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变频谐振产品简介:

  变频串联谐振试验装置是运用串联谐振原理,利用励磁变压器激发串联谐振回路,调节变频控制器的输出频率,使回路电感L和试品C串联谐振,谐振电压即为加到试品上电压。变频谐振试验装置广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业,适用于大容量,高电压的电容性试品的交接和预防性试验。

  串联谐振耐压装置主要由变频控制器,励磁变压器,高压电抗器,高压分压器等组成。变频控制器又分两大类,20KW及以上为控制台式,20KW以下为便携箱式;它由控制器和滤波器组成。变频控制器主要作用是把幅值和频率都固定的380V或200V工频正弦交流电转变为幅值和频率可调的正弦波。并为整套设备提供电源。励磁变压器的作用是将变频电源输出的电压升到合适的试验电压。高压电抗器L是谐振回路重要部件,当电源频率等于1/(2π√LCX)时,它与被试品CX发生串联谐振。

  该装置适用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV聚己烯电力电缆交流耐压试验。适用于60KV、220KV,500KVGIS交流耐压试验。适用于大型变压器,发电机组工频耐压试验;电力变压器感应耐压试验;接地电阻测量。

变频谐振产品别称:

  变频谐振、变频串联谐振、串联谐振、串联谐振变压器、串联谐振试验设备、串联谐振原理、串联谐振应用、串联谐振

变频谐振产品特性:

  1.稳定性、可靠性高。系统采用进口功率元件作为功率变换的核心,电压输出和频率输出稳定,电磁兼容设计合理,保护功能完善,经过多次高压直接对地短路的测试,系统仍然保持完好,同时系统也有很强的过载能力。

  2.自动调谐功能强大。系统自动调谐时,从30Hz到300Hz自动扫频,显示扫频曲线,用户能直观地看到系统调谐过程;扫频完成后,系统根据扫频初步找到的谐振频点,在其±5Hz范围内以0.01Hz为分辨率进行频率细扫,最后精确锁定谐振频率。

  3.支持多种试验模式。系统支持“自动调谐+手动调压”,“自动调谐+自动调压”,“手动调谐+手动调压”等试验模式,推荐使用“自动调谐+手动调压”模式,既能快速找到谐振点,又能通过手动调压控制试验过程,安全性更高。

  4.系统人机交互界面友好。试验参数设置、试验控制、试验结果等同屏显示,直观清晰,并具有自动计时及操作提示功能。全触摸屏操作及显示,具备试验数据保存和查询功能。

  5.保护功能完善。具备零位保护(电压输出控制旋钮不在零位时,禁止系统启动),过压保护,过流保护,闪络保护等功能,保证了系统的可靠性。

变频谐振技术参数:
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  ◆ 谐振电压波型:正弦波,波形畸变率<1.0%

  ◆ 输出频率:30~300Hz

  ◆ 工作制:满功率输出下,连续工作时间60min

  ◆ 品质因素:30~80

  ◆ 输入工作电源:单相380/220V±10%,50Hz

  ◆ 环境温度:-10℃~+50℃

  ◆ 相对湿度:<95%,无凝露状况

  ◆ 适用范围:

  1、电缆变频谐振装置;

  2、发电机交流耐压装置;

  3、变电站电气设备交流耐压谐振装置;

  4、CVT检验用谐振升压装置。

  GIS在工厂整体组装完成以后进行调整试验,在试验合格后,以运输单元的方式运往现场安装。运输过程中的机械振动、撞击等可能导致GIS原件或组装件内紧固件松动或相对位移。安装过程中,在联结、密封等工艺处理方面存在失误,导致电极表面刮伤或安装错位引起电极表面缺陷,空气中悬浮的尘埃、导电微粒杂质和毛刺等在安装现场又难以彻底清理,且难以检查出来,将引发绝缘事故。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,虽然不能保证经过现场耐压试验的GIS不会在运行中发生绝缘事故,但是没有进行现场交流耐压试验的GIS却大都发生了事故,因此GIS必须进行现场耐压试验。

一、交流耐压试验

  GIS的现场耐压采用交流电压、振荡操作冲击电压的振荡雷电冲击电压等试验装置进行,交流耐压试验是GIS现场耐压试验中常见的方法,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,现场一般只作交流耐压试验。

  (1)试验要求:

  ①GIS应完全安装好,SF6气体充气到额定密度,已完成主回路电阻测量、各元件试验以及SF6气体微水含量和检漏试验。所有电流互感器二次绕组接地,电压互感器二次绕组开路并接地。

  ②交流耐压试验前,应将下列设备与GIS隔离开来:高压电缆和母线;电力变压器和大多数电磁式电压互感器;避雷器和保护火花间隙。

  ③GIS的每一新安装部位都应进行耐压试验,同时,对扩建部分进行耐压试验时,相邻设备原有部分应断电并接地。否则,对于突然击穿会给原有设备带来不良影响。

  (2)试验电压的加压方法:

  试验电压施加到每相导体和外壳之间,试验时分相进行,其它非试相与外壳连接接地,从每相进出线套管进行加压,试验中应使GIS每个部件都至少施加一次试验电压。同时,为避免在同一部位多次承受电压而导致绝缘老化,试验电压尽可能在几个部位施加。现场一般仅作相对地交流耐压,如果断路器的隔离开关在运输、安装过程中受到损坏,或已经过解体,应作端口交流耐压,耐压值与相对地交流耐压值一致,若GIS整体电容量较大,耐压试验可分段进行。

二、交流耐压试验程序

  GIS现场交流耐压试验的第一阶段是"老练净化",其目的是清除GIS内部可能存在的导电微粒或非导电微粒。这些微粒可能是由于安装时带入而清理不净,或是多次操作后产生的金属碎屑,或是紧固件的切削碎屑和电极表面的毛刺而形成的。"老练净化"可使导电微粒移动到低电场区或微粒陷阱中和烧蚀电极表面的毛刺,使其起不到绝缘危害作用。"老练净化"电压值应低于电压值,时间可取数分钟。第二阶段是耐压试验,即在"老练净化"过程结束后进行耐压试验,时间为1min。

三、现场耐压试验的结果判断

  (1)如果GIS的每一部件均已按选定的完整试验程序承受规定的试验电压而无击穿放电,才认为整个GIS通过试验。

  (2)在试验过程中如果发生击穿放电,则应根据放电能量和放电引起的各种声、光、电、化学等放电效应,以及耐压试验过程中进行的其它故障诊断技术提供的试验结果进行综合判断。

  遇有放电情况,可采取下列步骤:

  ①施加规定的电压,进行重复试验,如果设备或气隔还能经受,则该放电是自恢复放电。如果重复试验电压达到定值和规定时间时,则认为试品合格,否则按下项进行。

  ②设备解体,打开放电气隔,仔细检查绝缘情况。在采取必要的恢复措施后,方可进行下一次规定耐压试验。

四、GIS耐压试验击穿故障的定位方法

  若GIS分段后进行耐压试验的进出线间隔较多,而试验过程中发生非自恢复放电或击穿,仅靠人耳的监听难以判断故障发生的确切位置,且容易发生误判断而浪费人力、物力和对设备造成不必要的损害。若在现场采用以放电产生冲击波而引起外壳振动波原理研制的故障定位器,就可以确定放电间隔。每次耐压试验前,将传感器分别安装在被试部分,特别是断路器、隔离开关、母线与各间隔的连接部位绝缘子的连接外壳上。如因传感器数量有限,使放电或击穿发生未预报,则应根据监听放电的情况,降压断电后移动传感器,重新升压直到找到放电或击穿部位。

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