變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的原理

變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置是利用串聯(lián)諧振的原理，采用勵(lì)磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，通過調(diào)整變頻電源的輸出頻率，使得回路中電抗器的電感L和被測(cè)品電容器的電容C產(chǎn)生諧振，并且后通過調(diào)整勵(lì)磁的輸出電壓讓諧振電壓達(dá)到期望的測(cè)試電壓。

　　一、變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的原理

串聯(lián)諧振原理圖

　　根據(jù)的原理圖，當(dāng)L、C、R串聯(lián)一個(gè)回路中的感抗與試品容抗相等時(shí)，感抗中的磁場(chǎng)進(jìn)行能量與試品電容中的電場(chǎng)產(chǎn)生能量可以相互影響補(bǔ)償，試品所需的無功輸出功率全部由電抗器產(chǎn)品供給，電源系統(tǒng)只提供基本回路的有功計(jì)算功率，此時(shí)控制電路的功率因數(shù)=1.0，即電源工作電壓與諧振輸入回路通過電流同相位，電感上的電壓降與電容上的電壓降相等，相位相反。

　　當(dāng)XL = XC即ωL=ωC，回路的諧振頻率，如果LC參數(shù)固定，調(diào)節(jié)電源頻率為等于諧振頻率，可以產(chǎn)生諧振。這時(shí)，對(duì)流過測(cè)試電流和被測(cè)品兩頭的電壓分別為：

　　I=U/(R+j(XL-XC))=U/R

　　UC=-jIXC=-jQU

　　式中Q為諧振電路的品質(zhì)因數(shù)。

　　由于供電電壓與電流同相，由此輸入功率為純有功功率：

　　P=UI=I?2;R

　　諧振時(shí)試驗(yàn)工作電壓所耗的功率僅為一個(gè)電阻上所耗的功率，所以對(duì)于變壓器進(jìn)行容量比常規(guī)試驗(yàn)研究變壓器小很多。諧振時(shí)，負(fù)荷C上的無功功率為：

　　廣泛用于大型電力變壓器，電纜，氣體絕緣組合電器(GIS)，電力電容器等電壓，大容量的電力設(shè)備，以及其他感應(yīng)耐壓測(cè)試項(xiàng)目。

　　其試驗(yàn)工作原理如下圖所示。

變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)原理

　　分壓電容(又稱旁路電容器)的作用：

　　a)分壓: 作為分壓電容的高壓測(cè)量。

　　b)分流：所述額定負(fù)荷范圍內(nèi)的諧振裝置，與被測(cè)品配合，按工作要求隨意工作在調(diào)頻、倍頻、工頻上。

　　c) 與試品電容可以一起，構(gòu)成一個(gè)諧振電容。

　　二、高壓電氣設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)存在必要性

　　1)不能反映設(shè)備實(shí)際工況下的電場(chǎng)分布，難以形成正確分析發(fā)現(xiàn)高壓電氣設(shè)備的內(nèi)部缺陷。

　　2)直流電壓會(huì)大大削弱高壓電氣設(shè)備內(nèi)部的局部放電，不利于絕緣缺陷的檢測(cè)。

　　3)工頻交流耐壓試驗(yàn)反映了實(shí)際電壓波形，與工頻運(yùn)行時(shí)的暫態(tài)電壓升高較符合，沒有等價(jià)性問題。

　　大容量的電氣設(shè)備(如大型發(fā)電機(jī)，電力變壓器，電力電容器，GIS，電力電纜等等)與所述承受一定范圍內(nèi)具有一定頻率電壓等價(jià)的頻率范圍內(nèi)工作，所以在使用電感和電容的該頻率的樣本檢測(cè)裝置來執(zhí)行的串聯(lián)諧振電壓交流耐壓試驗(yàn)提供了可能性，由于低激勵(lì)電壓和測(cè)試裝置，重量輕，對(duì)在施工現(xiàn)場(chǎng)使用非常方便。

　　三、串聯(lián)諧振裝置小結(jié)

　　可提供被試設(shè)備成本高于電源電壓Q倍的試驗(yàn)電壓。由于我國(guó)電源市場(chǎng)容量可以減小且電感、電容可做成分段式，使實(shí)驗(yàn)設(shè)備輕巧，運(yùn)輸管理方便，為大容量、長(zhǎng)距離現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境試驗(yàn)成為可能影響并提供方便，同時(shí)我們利用技術(shù)試驗(yàn)使用頻率允許在一定時(shí)間可調(diào)范圍內(nèi)(30~300Hz)和試驗(yàn)電抗器固定可調(diào)(單一電抗器是不可調(diào)的，但是通過串聯(lián)并聯(lián)，總電感可調(diào))的原理，使得信息系統(tǒng)的柔性大大增加。IEC517和GB7674-1997均認(rèn)為自己試驗(yàn)電壓在10~300Hz范圍內(nèi)與工頻電壓試驗(yàn)研究基本結(jié)構(gòu)等效。