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講解串聯(lián)諧振在電力系統(tǒng)中應(yīng)用

目前在和國內(nèi)已有越來越多的XLPE交聯(lián)聚乙烯絕緣的電力電纜替代原有的充油油紙絕緣的電力電纜。但在交聯(lián)電纜投運前的試驗手段上由于被試容量大和試驗設(shè)備的原因，仍沿襲使用直流耐壓的試驗方法。近年來、國內(nèi)的很多研究機(jī)構(gòu)的研究成果表明直流試驗對XLPE 交聯(lián)聚乙烯電纜有不同程度的損害。有的研究觀點認(rèn)為XLPE 結(jié)構(gòu)具有存儲積累單極性殘余電荷的能力，當(dāng)在直流試驗后，如不能有效的釋放掉直流殘余電荷，投運后在直流殘余電荷加上交流電壓峰值將可能致使電纜發(fā)生擊穿。國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)認(rèn)為，交聯(lián)聚乙烯電纜的直流耐壓試驗中，由于空間電荷效應(yīng)，絕緣中的實際電場強度可比電纜絕緣的工作電場強度高達(dá)11倍。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜即使通過了直流試驗不發(fā)生擊穿，也會引起絕緣的嚴(yán)重?fù)p傷。其次，由于施加的直流電壓場強分布與運行的交流電壓場強分布不同。直流試驗也不能真實模擬運行狀態(tài)下電纜承受的過電壓，并有效的發(fā)現(xiàn)電纜及電纜接頭本身和施工工藝上的缺陷。因此，使用非直流的方法對交聯(lián)電纜進(jìn)行耐壓試驗就越來越受到人們的重視。同時，各種大型變壓器的交流耐壓試驗，火力及水力發(fā)電機(jī)的交流耐壓實驗也定期進(jìn)行。這些設(shè)備的試驗要求的試驗設(shè)備容量大，通常情況下采用諧振的辦法進(jìn)行試驗，但必須是在工頻條件下或等效工頻條件下進(jìn)行。等效工頻條件一般采用45-65Hz的頻率范圍，但很多試驗單位要求50Hz試驗電源對這類設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗。

串聯(lián)諧振主要用于10kV、35kV、110kV的交聯(lián)橡塑電力電纜，66kV、110kV、220kV 組合電器(GIS)的變頻交流耐壓試驗，水力和火力發(fā)電機(jī)或電力變壓器等的工頻交流耐壓試驗。其基本原理是采用可調(diào)節(jié)（30--300Hz）串聯(lián)諧振試驗設(shè)備與被試品電容諧振產(chǎn)生交流試驗電壓。由于電纜的電容量較大，采用傳統(tǒng)的工頻試驗變壓器很笨重、龐大、且大電流的工作電源現(xiàn)場不易取得，因此一般都采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗設(shè)備。其輸入電源的容量能顯著降低，重量減輕，便于使用和運輸。初期多采用調(diào)感式串聯(lián)諧振設(shè)備（50Hz），但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現(xiàn)在大多采用變頻諧振，可以得到更高的品質(zhì)因數(shù)（Q值），并具有自動調(diào)諧、多重保護(hù)、以及降低噪音、靈活的組合方式、單件重量輕等優(yōu)點。

串聯(lián)諧振電源在電力系統(tǒng)應(yīng)用中的優(yōu)點：

1、所需電源容量大大減小。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產(chǎn)生高電壓和大電流的，在整個系統(tǒng)中，電源只需要提供系統(tǒng)中有功消耗的部分，因此，試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。

2、設(shè)備的重量和體積大大減少。串聯(lián)諧振電源中，不但省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，而且，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，使得系統(tǒng)重量和體積大大減少，一般為普通試驗裝置的1/5-1/10。

3、改善輸出電壓的波形。諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。

4、防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當(dāng)試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而并聯(lián)諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流，擊穿電流相差數(shù)百倍。所以，串聯(lián)諧振能有效的找到絕緣弱點，又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。

5、不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。試品發(fā)生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復(fù)電壓的再建立過程很長，很容易在再次達(dá)到閃落電壓前斷開電源，這種電壓的恢復(fù)過程是一種能量積累的間歇振蕩過程，其過程長，而且，不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。

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