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變頻串聯諧振耐壓試驗裝置的原理

 發布時間:2016-06-27 點擊量:1794

變頻串聯諧振裝置是運用串聯諧振的原理,利用勵磁變壓器激發串聯諧振回路,通過調節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發生諧振,zui后通過調整勵磁的輸出電壓,使諧振電壓達到所要求的試驗電壓。

一、變頻串聯諧振耐壓試驗裝置的原理

串聯諧振原理圖

根據串聯諧振的原理圖,當L、C、R串聯回路中的感抗與試品容抗相等時,感抗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功率,此時電路的功率因數=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XL=XC即ωL=ωC時,

,回路的諧振頻率

,若LC參數固定,調節電源頻率使之等于諧振頻率,就可以產生諧振。此時流經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為諧振電路的品質因數。

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

諧振時試驗電壓所耗的功率僅為電阻上所耗的功率,所以勵磁變壓器容量比常規試驗變壓器小很多。諧振時,負荷C上的無功功率為:

變頻串聯諧振實驗裝置廣泛應用于電纜、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、大容量的電力設備的交流耐壓、感應耐壓等試驗項目中。

其試驗原理如下圖所示。

 其試驗原理如下圖所示。

  

變頻串聯諧振試驗原理

分壓電容(也稱為旁路電容器)的作用:

a) 分壓作用:作為高壓測量分壓電容。

b) 分流作用:與試品配合,使諧振裝置在額定負荷范圍內,按要求隨意工作在調頻、倍頻、工頻上。

c) 與試品電容一起,構成諧振電容。

二、高壓電氣設備進行交流耐壓試驗存在必要性

1) 直流耐壓試驗不能反映設備實際工況下的電場分布,難以正確發現高壓電氣設備的內部缺陷。

2) 直流電壓可使高壓電氣設備內部的局部放電大為減弱,不利于絕緣缺陷的檢出。

3) 工頻交流耐壓試驗反映實際運行電壓波形,與運行中出現的工頻暫態電壓升高的情況較為符合,不存在等價性問題。

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。

三串聯諧振裝置小結

串聯諧振裝置可提供被試設備高于電源電壓Q倍的試驗電壓。由于電源容量減小且電感、電容可做成分段式,使實驗設備輕巧,運輸方便,為大容量、長距離現場試驗成為可能并提供極大方便,同時利用試驗頻率允許在一定可調范圍內(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,電感可調)的原理,使得系統的柔性大大增加。IEC517和GB7674-1997均認為試驗電壓在10~300Hz范圍內與工頻電壓試驗基本等效。

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