柳榮
(攀鋼集團海綿鈦分公司,四川 攀枝花 617000)
串聯(lián)諧振技術應用
柳榮
(攀鋼集團海綿鈦分公司,四川 攀枝花 617000)
針對攀鋼建設規(guī)模的擴大,生產(chǎn)中的電力變壓器容量和電壓等級的提高,采用傳統(tǒng)的試驗方法不能滿足其要求,故采用串聯(lián)諧振試驗新技術,滿足了其試驗要求,取得了較好的經(jīng)濟效益。
變壓器;串聯(lián)諧振;品質因數(shù);阻抗
對于大型發(fā)電機、變壓器、GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)、交聯(lián)電纜等電容量較大的被試品的交流耐壓試驗,需要大容量的試驗變壓器和調壓器。工作現(xiàn)場經(jīng)常難以辦到,即使有試驗設備也需動用大型汽車、吊車等,費時費力。故可以根據(jù)具體情況采用串聯(lián)諧振的方法來進行現(xiàn)場試驗。串聯(lián)諧振可以通過調節(jié)電感來實現(xiàn),也可以通過調節(jié)頻率或電容來實現(xiàn)。但該試驗一般是針對現(xiàn)場大電容設備進行的,因而電容是確定的,一般采用調節(jié)電感或調節(jié)頻率來產(chǎn)生諧振,使被試品獲得高電壓。
圖1
在現(xiàn)場試驗中串聯(lián)諧振接線如圖2所示。
圖2
在工作實際中我們用到的串聯(lián)諧振設備是成都三和偉業(yè)電力設備有限公司生產(chǎn)的BPS-300KVar/45*6自動調頻串聯(lián)諧系統(tǒng)。該系統(tǒng)由變頻控制箱、勵磁變壓器、電抗器和電容分析器組成,利用電抗器和試品電容串聯(lián)組成LC諧振回路,通過調節(jié)輸出頻率,找到諧振點在被試品上獲得較高試驗電壓,它是用小容量低電壓的電源獲得高電壓大容量的輸出(表1、2)。
在實際中,可根據(jù)被試品的對地電容量的大小對高壓電抗器進行不同的串并聯(lián)的組合以獲得最佳的諧振頻率45~65Hz(因為比較接近工頻)。
勵磁變壓器為單相少油全封閉自冷式結構,采用美國阻燃β油(絕緣耐熱等級H級),它集中了干式及多油式變壓器的優(yōu)點于一身,去掉了二者的缺點,具有小巧輕便、免維護、高可靠等優(yōu)點。其高低壓繞組及鐵芯間均設有靜電屏蔽層,既作為勵磁變壓器,又可作為隔離變壓器,內置過壓保護,防止擊穿反擊。
表1 該成套設備的一些主要技術指標
勵磁變壓器抽頭的選擇:勵磁變壓器輸出抽頭共4檔,600V抽頭專供10kV電纜耐壓試驗用;2000V檔位專供35kV電纜耐壓試驗用。一般試驗時先使用較低電壓的檔位。當回路Q值較低時,使用較低檔位升不到試驗電壓時,可使用較高檔位使試驗電壓升到被試品所需的交流耐壓值。勵磁變壓器輸入抽頭為2檔,一般選擇250V檔位來試驗,當回路Q值較低時,使用250V檔位升不到試驗電壓時,除了可以在輸出端調整檔位,還可以降低輸入端的檔位,即選擇200V檔位,使試驗電壓升到被試品所需的交流耐壓值。
2010年我們部門負責對攀鋼礦業(yè)公司白馬選礦廠田家村110kV變電所主變進行交流耐壓試驗。
根據(jù)GB50150-2006,110kV繞組交接耐壓標準為160kV,35kV繞組交接耐壓標準為68kV,10kV 繞組交接耐壓標準為28kV。
當用傳統(tǒng)方法對110kV繞組進行交流耐壓時,I=UωC=160×103314×19630×10-12= 0.99A,至少需要的試驗變壓器容量S=U·I =0.99×160=158.4kVA,而要做成這么大容量的試驗變壓器體積是很大的,工藝比較復雜,運輸也極其不方便。故傳統(tǒng)方法在這種情況下不適用。
當用串聯(lián)諧振方法時,根據(jù)諧振頻率范圍45Hz
這樣3個電壓等級的繞組用串聯(lián)諧振的方法按標準都完成了交流耐壓試驗任務。經(jīng)過此種方法在工作實際中的應用,我們可以發(fā)現(xiàn)這種試驗方法有以下優(yōu)點:
(1)所需勵磁變及調壓器的容量可以大大減少。利用高諧振電抗器和被試品進行諧振產(chǎn)生高電壓在整個試驗中勵磁變只需提供系統(tǒng)中所需要消耗的有功部分。
(2)設備的重量和體積放大大減小。減少制造工藝的復雜性。交通運輸方便,便于進行現(xiàn)場交流耐壓工作,比較實用。
不會出現(xiàn)恢復過電壓。被試品發(fā)生擊穿時,因失去諧振條件,高電壓立即消失,電弧即可熄滅,不會出現(xiàn)任何恢復過電壓。
(3)防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯(lián)諧振狀態(tài),當被試品的絕緣弱點被擊穿時,電流立即脫離諧振狀態(tài),回路電流立即下降。而傳統(tǒng)試驗方法進行交流耐壓試驗時,立即上升幾十倍,兩者進行比較,短路電流相差很大。故串聯(lián)諧振試驗方法能有效找到試驗弱點,而又不會出現(xiàn)大的短路電流燒傷故障點的情況。
根據(jù)國標《GB50150-2006》電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準,交流耐壓比直流耐壓更接近實際,更能發(fā)現(xiàn)被試品的絕緣薄弱點,故以后的交流耐壓試驗逐漸取代直流耐壓試驗,成為主流方向。
表2 高壓電抗器的參數(shù)
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