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變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的原理
變頻串聯(lián)諧振裝置是運(yùn)用串聯(lián)諧振的原理，利用勵(lì)磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路，通過調(diào)節(jié)變頻電源的輸出頻率，使得回路中的電抗器的電感L和試品電容器的電容C發(fā)生諧振，zui后通過調(diào)整勵(lì)磁的輸出電壓，使諧振電壓達(dá)到所要求的試驗(yàn)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)串聯(lián)諧振的原理圖，當(dāng)L、C、R串聯(lián)回路中的感抗與試品容抗相等時(shí)，感抗中的磁場(chǎng)能量與試品電容中的電場(chǎng)能量相互補(bǔ)償，試品所需的無功功率全部由電抗器供給，電源只提供回路的有功功率，此時(shí)電路的功率因數(shù)=1.0，即電源電壓與諧振回路電流同相位，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時(shí)，
，回路的諧振頻率
，若LC參數(shù)固定，調(diào)節(jié)電源頻率使之等于諧振頻率，就可以產(chǎn)生諧振。此時(shí)流經(jīng)試品的電流和試品兩端的電壓分別為：
I=U/(R+j(XL-XC))=U/R
UC=-jIXC=-jQU
式中的Q為諧振電路的品質(zhì)因數(shù)。
由于電流與供電電壓同相，因此輸入功率為純有功功率：
P=UI=I?2;R
諧振時(shí)試驗(yàn)電壓所耗的功率僅為電阻上所耗的功率，所以勵(lì)磁變壓器容量比常規(guī)試驗(yàn)變壓器小很多。諧振時(shí)，負(fù)荷C上的無功功率為：
變頻串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)裝置廣泛應(yīng)用于電纜、大型電力變壓器、氣體絕緣組合電器(GIS)、電力電容器等高電壓、大容量的電力設(shè)備的交流耐壓、感應(yīng)耐壓等試驗(yàn)項(xiàng)目中。
其試驗(yàn)原理如下圖所示。
其試驗(yàn)原理如下圖所示。
變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)原理
分壓電容(也稱為旁路電容器)的作用：
a) 分壓作用：作為高壓測(cè)量分壓電容。
b) 分流作用：與試品配合，使諧振裝置在額定負(fù)荷范圍內(nèi)，按要求隨意工作在調(diào)頻、倍頻、工頻上。
c) 與試品電容一起，構(gòu)成諧振電容。
二、高壓電氣設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)存在必要性
1) 直流耐壓試驗(yàn)不能反映設(shè)備實(shí)際工況下的電場(chǎng)分布，難以正確發(fā)現(xiàn)高壓電氣設(shè)備的內(nèi)部缺陷。
2) 直流電壓可使高壓電氣設(shè)備內(nèi)部的局部放電大為減弱，不利于絕緣缺陷的檢出。
3) 工頻交流耐壓試驗(yàn)反映實(shí)際運(yùn)行電壓波形，與運(yùn)行中出現(xiàn)的工頻暫態(tài)電壓升高的情況較為符合，不存在等價(jià)性問題。
大電容量的電氣設(shè)備(如大型發(fā)電機(jī)組、電力變壓器、電力電容器、GIS、電力電纜等)在一定頻率范圍內(nèi)的絕緣耐受與工頻耐壓具有一定的等效性，這樣就為利用變頻試驗(yàn)裝置的電感與被試品的電容串聯(lián)產(chǎn)生諧振電壓來進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)提供了可能，且由于試驗(yàn)裝置的勵(lì)磁電壓低、重量輕，非常方便于在施工現(xiàn)場(chǎng)使用。
三串聯(lián)諧振裝置小結(jié)
串聯(lián)諧振裝置可提供被試設(shè)備高于電源電壓Q倍的試驗(yàn)電壓。由于電源容量減小且電感、電容可做成分段式，使實(shí)驗(yàn)設(shè)備輕巧，運(yùn)輸方便，為大容量、長(zhǎng)距離現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成為可能并提供極大方便，同時(shí)利用試驗(yàn)頻率允許在一定可調(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)，電感可調(diào))的原理，使得系統(tǒng)的柔性大大增加。IEC517和GB7674-1997均認(rèn)為試驗(yàn)電壓在10~300Hz范圍內(nèi)與工頻電壓試驗(yàn)基本等效。