變頻串聯諧振耐壓試驗裝置的原理

變頻串聯諧振耐壓試驗裝置是利用串聯諧振的原理，采用勵磁變壓器激發串聯諧振回路，通過調整變頻電源的輸出頻率，使得回路中電抗器的電感L和被測品電容器的電容C產生諧振，并且后通過調整勵磁的輸出電壓讓諧振電壓達到期望的測試電壓。

　　一、變頻串聯諧振耐壓試驗裝置的原理

串聯諧振原理圖

　　根據的原理圖，當L、C、R串聯一個回路中的感抗與試品容抗相等時，感抗中的磁場進行能量與試品電容中的電場產生能量可以相互影響補償，試品所需的無功輸出功率全部由電抗器產品供給，電源系統只提供基本回路的有功計算功率，此時控制電路的功率因數=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XL = XC即ωL=ωC，回路的諧振頻率，如果LC參數固定，調節電源頻率為等于諧振頻率，可以產生諧振。這時，對流過測試電流和被測品兩頭的電壓分別為：

　　I=U/(R+j(XL-XC))=U/R

　　UC=-jIXC=-jQU

　　式中Q為諧振電路的品質因數。

　　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

　　諧振時試驗工作電壓所耗的功率僅為一個電阻上所耗的功率，所以對于變壓器進行容量比常規試驗研究變壓器小很多。諧振時，負荷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，大容量的電力設備，以及其他感應耐壓測試項目。

　　其試驗工作原理如下圖所示。

變頻串聯諧振試驗原理

　　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量。

　　b)分流：所述額定負荷范圍內的諧振裝置，與被測品配合，按工作要求隨意工作在調頻、倍頻、工頻上。

　　c) 與試品電容可以一起，構成一個諧振電容。

　　二、高壓電氣設備進行交流耐壓試驗存在必要性

　　1)不能反映設備實際工況下的電場分布，難以形成正確分析發現高壓電氣設備的內部缺陷。

　　2)直流電壓會大大削弱高壓電氣設備內部的局部放電，不利于絕緣缺陷的檢測。

　　3)工頻交流耐壓試驗反映了實際電壓波形，與工頻運行時的暫態電壓升高較符合，沒有等價性問題。

　　大容量的電氣設備(如大型發電機，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具有一定頻率電壓等價的頻率范圍內工作，所以在使用電感和電容的該頻率的樣本檢測裝置來執行的串聯諧振電壓交流耐壓試驗提供了可能性，由于低激勵電壓和測試裝置，重量輕，對在施工現場使用非常方便。

　　三、串聯諧振裝置小結

　　可提供被試設備成本高于電源電壓Q倍的試驗電壓。由于我國電源市場容量可以減小且電感、電容可做成分段式，使實驗設備輕巧，運輸管理方便，為大容量、長距離現場環境試驗成為可能影響并提供方便，同時我們利用技術試驗使用頻率允許在一定時間可調范圍內(30~300Hz)和試驗電抗器固定可調(單一電抗器是不可調的，但是通過串聯并聯，總電感可調)的原理，使得信息系統的柔性大大增加。IEC517和GB7674-1997均認為自己試驗電壓在10~300Hz范圍內與工頻電壓試驗研究基本結構等效。