串聯諧振耐壓試驗在實際工作中的應用

摘要：本文介紹了變頻串聯諧振耐壓試驗裝置的工作原理，闡明了其設計結構特點，并對實際使用中的問題進行了分析處理，具有一定的使用價值。

 關鍵詞：電容、電感、串聯諧振耐壓試驗、品質因數頻率調整近年來，大電容量的電氣設備（如大型發電機組、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裝置的電感與被試品的電容串聯產生諧振電壓來進行交流耐壓試驗提供了可能，且由于試驗裝置的勵磁電壓低、重量輕，非常方便于在施工現場使用。現就變頻串聯諧振耐壓驗裝置的原理、特點和在實際應用中的幾點體會進行闡述。

 一、

 串聯諧振的基本原理發生串聯諧振的基本原理是：在R-L-C電路中（如圖1所示）

由電工知識得到：Uc＝I/ωC,UL＝I*ωL，UR＝I*R，U＝Uc＋UL＋UR，當LRC 串聯回路中的感抗與試品容抗相等時，電感中的磁場能量與試品電容中的電場能量相互補償，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損耗。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壓降大小相等，相位相反。由圖1 可知，當ωL＝1/ωc，回路的諧振頻率f＝1/2π√LC ,也就是說，電路發生串聯諧振，電源提供很小的勵磁電壓，試品上就能得到很高的電壓,電源頻率為諧振頻率。
 

二、變頻串聯諧振耐壓試驗裝置的特點利用串聯諧振原理在回路中產生高電壓,一般頻率為30~300Hz。串聯諧振高壓發生器原理如下圖2表示：

當電源頻率（f）、電感（L）及被試設備電容（C）滿足下式時回路處于串聯諧振狀態此時: f＝1/2π√LC，回路中電流為I=Ulx/R,被試設備電壓為Ucx=I/ωCx輸出電壓與勵磁電壓之比為試驗回路的品質因數：Q=Ucx/Ulx=（ωL）/R，由于試驗回路中電阻R很小，故試驗回路品質因數很大。一般正常時可達50以上，既輸出電壓是勵磁電壓50倍，因此用較低容量的試驗變壓器就能得到較高的試驗電壓。這樣就解決了在一般的交流耐壓試驗中試驗變壓器容量不能滿足試驗要求的問題。而此時電容量與電感的關系為ωL＝1/ωc，因為對某個試品而言，電容量是固有的，試驗用可調電感的價格也非常昂貴，因此解決問題的途 徑就引到了改變電源頻率回路的諧振頻率，在初始電壓下調節回路的頻率，觀察Uc的變化達zui大值時，增加或減小頻率時諧振電壓都要下降，這時的頻率為諧振頻率，這時的電壓為諧振點電壓，增加勵磁電壓就能升高諧振電壓，從而達到試驗電壓目的。另外，由于試驗回路是處于諧振狀態，回路本身具有良好的濾波作用，電源波形中的諧波分量在設備兩端大為減小，從而輸出良好的正弦波形。當試品放電或擊穿時，即回路中等值電容被短路，諧振條件被破壞，電壓明顯下降，恢復電壓上升緩慢，試品上不發生暫態過電壓，且電源供給的短路電流受到電抗的限制而減少，從而限制被試設備的損壞程度。
 
三、串聯諧振耐壓試驗裝置的幾點應用
 

155WM發電機，使用變頻串聯諧振試驗裝置進行工頻交流耐壓的實驗，測得發電機一相定子繞組對地電容285nF，根據工頻耐壓50HZ的要求，需要定做兩個標準電感L1=L2=14H
，如圖3所示