串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)在實(shí)際工作中的應(yīng)用

摘要：本文介紹了變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的工作原理，闡明了其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并對(duì)實(shí)際使用中的問題進(jìn)行了分析處理，具有一定的使用價(jià)值。

 關(guān)鍵詞：電容、電感、串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)、品質(zhì)因數(shù)頻率調(diào)整近年來，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。現(xiàn)就變頻串聯(lián)諧振耐壓驗(yàn)裝置的原理、特點(diǎn)和在實(shí)際應(yīng)用中的幾點(diǎn)體會(huì)進(jìn)行闡述。

 一、

 串聯(lián)諧振的基本原理發(fā)生串聯(lián)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(shí)得到：Uc＝I/ωC,UL＝I*ωL，UR＝I*R，U＝Uc＋UL＋UR，當(dāng)LRC 串聯(lián)回路中的感抗與試品容抗相等時(shí)，電感中的磁場(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(dāng)ωL＝1/ωc，回路的諧振頻率f＝1/2π√LC ,也就是說，電路發(fā)生串聯(lián)諧振，電源提供很小的勵(lì)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(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的特點(diǎn)利用串聯(lián)諧振原理在回路中產(chǎn)生高電壓,一般頻率為30~300Hz。串聯(lián)諧振高壓發(fā)生器原理如下圖2表示：

當(dāng)電源頻率（f）、電感（L）及被試設(shè)備電容（C）滿足下式時(shí)回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)此時(shí): f＝1/2π√LC，回路中電流為I=Ulx/R,被試設(shè)備電壓為Ucx=I/ωCx輸出電壓與勵(lì)磁電壓之比為試驗(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù)：Q=Ucx/Ulx=（ωL）/R，由于試驗(yàn)回路中電阻R很小，故試驗(yàn)回路品質(zhì)因數(shù)很大。一般正常時(shí)可達(dá)50以上，既輸出電壓是勵(lì)磁電壓50倍，因此用較低容量的試驗(yàn)變壓器就能得到較高的試驗(yàn)電壓。這樣就解決了在一般的交流耐壓試驗(yàn)中試驗(yàn)變壓器容量不能滿足試驗(yàn)要求的問題。而此時(shí)電容量與電感的關(guān)系為ωL＝1/ωc，因?yàn)閷?duì)某個(gè)試品而言，電容量是固有的，試驗(yàn)用可調(diào)電感的價(jià)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(diào)節(jié)回路的頻率，觀察Uc的變化達(dá)zui大值時(shí)，增加或減小頻率時(shí)諧振電壓都要下降，這時(shí)的頻率為諧振頻率，這時(shí)的電壓為諧振點(diǎn)電壓，增加勵(lì)磁電壓就能升高諧振電壓，從而達(dá)到試驗(yàn)電壓目的。另外，由于試驗(yàn)回路是處于諧振狀態(tài)，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(shè)備兩端大為減小，從而輸出良好的正弦波形。當(dāng)試品放電或擊穿時(shí)，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(fù)電壓上升緩慢，試品上不發(fā)生暫態(tài)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(shè)備的損壞程度。
 
三、串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的幾點(diǎn)應(yīng)用
 

155WM發(fā)電機(jī)，使用變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置進(jìn)行工頻交流耐壓的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得發(fā)電機(jī)一相定子繞組對(duì)地電容285nF，根據(jù)工頻耐壓50HZ的要求，需要定做兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電感L1=L2=14H
，如圖3所示