Pri preizkusu AC vzdržljive napetosti visokonapetostne električne opreme,sistem za serijsko resonančno testiranjeje postala glavna izbira v industriji. Faktor Q (faktor kakovosti), kot temeljni parameter za merjenje delovanja resonančnih sistemov, neposredno vpliva na učinkovitost poskusov, izbiro opreme in zanesljivost rezultatov testiranja. Kako izbrati ustrezen Q faktor glede na dejanske potrebe? Tehnični strokovnjaki podjetja Wuhan UHV Power Technology Co., Ltd. (v nadaljevanju "Wuhan UHV") združujejo leta izkušenj v industriji, da zagotovijo sistematično izbiro smernic za delavce v energetiki.
1, Q faktor: "lestvica učinkovitosti" resonančnih sistemov
Faktor Q je brezdimenzijski parameter, ki označuje razmerje med shranjevanjem in porabo energije v resonančnem krogu. Višja kot je njegova vrednost, pomembnejši je učinek ojačanja napetosti med resonanco in manjša je odvisnost sistema od vira energije. Vnaprava za serijsko resonančno testiranje, vrednost Q neposredno določa tri ključne kazalnike uspešnosti:
Prvič, povpraševanje po moči. V resonančnem stanju je potrebno napajanje za poskus le 1/Q preskusne zmogljivosti. Če za primer vzamemo sistem s Q=30, je za dokončanje preskusne zmogljivosti 100 kVA potrebnih samo približno 3,3 kVA vhodne moči, učinek varčevanja z energijo pa je izjemno pomemben.
Drugič, prostornina in teža opreme. Zaradi znatnega zmanjšanja zmogljivosti moči zahtevajo napajalniki z resonančnim vzbujanjem samo 1/Q preskusne zmogljivosti, kar zmanjša skupno težo in prostornino sistema na 1/10 do 1/30 običajnih naprav za testiranje frekvence moči. To je odločilnega pomena za prenosljivost testiranja na kraju samem.
Tretjič, zmožnost zaščite pred kratkim stikom. Ko je šibka točka izolacije preskusnega vzorca razčlenjena, se resonančno vezje takoj izklopi in tok vezja hitro pade na 1/Q normalnega preskusnega toka, s čimer se učinkovito izogne močnemu izgorevanju točke napake.
2, Kako izbrati faktor Q glede na eksperimentalni scenarij?
Wuhan UHV Technology poudarja, da je treba pri izbiri faktorja Q celovito upoštevati tri dimenzije: vrsto preskusnega vzorca, raven preskusne napetosti in pogoje na kraju samem.
1. Kapacitivnost preskusnega vzorca je primarni odločilni dejavnik
Kapacitivnost preskusnega vzorca je najpomembnejši dejavnik, ki vpliva na resonančno frekvenco. Večja kot je kapacitivnost, višja je jalova moč, ki jo zahteva sistem, poveča pa se tudi ustrezna zahteva za vrednost Q. Na primer, za visokonapetostne kable na dolge razdalje (kot je 10 km ali več) je običajno treba vzporedno povezati več reaktorjev, sistemska vrednost Q pa mora doseči visoko raven, da se zagotovi vzpostavitev resonance. Parametri izdelka Wuhan UHV kažejo, da lahko lastna vrednost Q njegove naprave doseže več kot 30 pri f=45Hz, medtem ko lahko faktor kakovosti sistema še vedno ostane nad 20 pri največji obremenitvi, kar v celoti izpolnjuje zahteve testiranja različnih vzorcev zmogljivosti.
2. Nivo napetosti določa spodnjo mejo vrednosti Q
Oprema z različnimi nivoji napetosti ima različne zahteve glede stabilnosti preskusne napetosti. Za močnostne transformatorje, GIS in drugo opremo z napetostnimi nivoji 220 kV in več zahtevajo visoke preskusne napetosti in stroge zahteve glede natančnosti višje vrednosti Q, da se zagotovi čistost resonančne napetostne valovne oblike. Valovna oblika izhodne napetosti serijske resonančne naprave Wuhan ultra-visoke napetosti je sinusni val s stopnjo popačenja manj kot ali enako 1 %. Implementacija tega indikatorja je tesno povezana s sistemsko vrednostjo Q - višja kot je vrednost Q, boljši je učinek filtriranja in boljša je kakovost valovne oblike.
3. Okoljskih razmer na kraju samem ni mogoče prezreti
Na dejansko delovanje vrednosti Q vplivajo tudi okoljski dejavniki, kot so elektromagnetne motnje na kraju samem ter temperatura in vlažnost. Wuhan UHV predlaga, da je treba pri izvajanju preskusov v okoljih z močnimi motnjami, kot so transformatorske postaje, zagotoviti, da so elektromagnetne motnje na kraju samem pod 50 dB; hkrati pa mora oprema delovati stabilno v pogojih od -20 stopinj do 55 stopinj in nadmorski višini, ki ne presega 3000 metrov. Večja ko je prilagodljivost okolju, višja je stopnja zadrževanja dejanske vrednosti Q sistema.
3, Povezava med vrednostjo Q in izbiro opreme
Faktor Q ni osamljen tehnični kazalec, skupaj z drugimi parametri sestavlja popolno logiko izbire opreme.
Kar zadeva ujemanje zmogljivosti, nazivni obseg zmogljivosti Wuhan UHVserija resonančne napraveje 75kVA do 10000kVA (prilagodljivo), nazivna napetost pa lahko doseže do 800kV. Pri izbiri je treba zagotoviti, da je zmogljivost naprave večja od zahtevane preskusne zmogljivosti preskusnega vzorca, vrednost Q pa mora izpolnjevati pogoje resonance pri tej zmogljivosti. Če za primer vzamemo shemo UHV-75kVA/75kV, je naprava opremljena s tremi odseki reaktorjev 25kVA/25kV, ki so primerni za testiranje vzdržljive napetosti AC 10kV kablov 1,5 km ali 35kV kablov 0,35 km, z lastnim Q večjim ali enakim 30 (f=45Hz).
Kar zadeva ujemanje frekvence, je območje delovne frekvence 30–300 Hz. Resonančna frekvenca mora biti točna na ± 0,1 Hz, sicer bo povzročila nestabilnost napetosti. Sistemi z visoko vrednostjo Q so bolj občutljivi na frekvenčni zamik, zato zahtevajo visoko natančne napajalnike s spremenljivo frekvenco in funkcije samodejnega uglaševanja. Oprema ultravisoke napetosti Wuhan uporablja tehnologijo digitalne frekvenčne modulacije DSP s hitrostjo odziva manj kot 10 ms, kar lahko učinkovito zagotovi natančno sledenje resonančne točke.
4, Praksa uporabe v industriji
Wuhan UHV je že skoraj 22 let globoko vpleten v področje visokonapetostnih električnih meritev innaprava za serijsko resonančno testiranjese pogosto uporablja v industrijah, kot so energetika, metalurgija, nafta in kemikalija. Pri večjih projektih, kot je testiranje podmorskega kabla 500 kV, je resonančna naprava s spremenljivo frekvenco uspešno dosegla visoko natančno pozicioniranje delne razelektritve. Te prakse so v celoti potrdile ključno vlogo razumne izbire faktorja Q pri uspehu ali neuspehu poskusov.
5, Predlogi za izbor
Za rutinske preskuse na nivojih napetosti 10 kV in manj, kablih na kratkih razdaljah itd. se lahko izberejo naprave z vrednostmi Q v območju 20–30, da se uravnoteži zmogljivost in stroški.
Za preskus vzdržljive napetosti 35 kV in nad nivoji napetosti, kablov na dolge razdalje ali velikih transformatorjev je priporočljivo izbrati napravo z vrednostjo Q najmanj 30, da zagotovite zanesljivo vzpostavitev resonance in odlično kakovost valov.
Za posebna okolja ali scenarije visoko natančnega testiranja se lahko obrnete na proizvajalca za konfiguracijo po meri. Wuhan UHV zagotavlja storitve po meri za celotno paleto izdelkov od 75 kVA do 10000 kVA in lahko prilagodljivo prilagaja parametre glede na potrebe uporabnikov.
Razumna izbira faktorja Q je ključni dejavnik zasistem za serijsko resonančno testiranjeda bi dosegli optimalno delovanje. Pri izbiri morajo energetski delavci upoštevati značilnosti preskusnega predmeta, preskusne standarde in pogoje na kraju samem, celovito oceniti razmerje ujemanja med vrednostjo Q in drugimi tehničnimi parametri ter izbrati najprimernejšo preskusno napravo za dejanske potrebe, da bi zaščitili varno in stabilno delovanje elektroenergetskega sistema.