串联谐振耐压试验.ppt

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1、串联谐振耐压试验模块描述本模块包含串联谐振试验的基本概念、目的及意义、测试方法、基本测试回路接线和方法。通过串联谐振试验整个理论内容的介绍，掌握串联谐振试验基本概念、试验接线和方法。高电压、大容量设备进行交流耐压试验所需的试验设备容量越来越大，常规工频耐压方法往往不能满足现场试验的要求，所以现场试验广泛采用串联谐振试验方法。一、试验目的和原理由于串联谐振试验装置具有试验设备体积小、试验电源电压低、功率小（仅需提供试验回路中的有功功率）、试验电压波形好的特点，因此串联谐振试验广泛应用于现场橡塑电缆、气体绝缘组合电器(GIS)、大型发电机组、大型电力变压器、耦合电容器等

2、高电压、大容量电力设备的交流耐压、感应耐压、局部放电等试验。大容量、高电压被试品的交流耐压试验运用串联谐振的原理，利用励磁变压器激发串联谐振回路，通过调节电感或改变电源的输出频率，使回路中的感抗和容抗相等，回路呈谐振状态，回路中无功趋于零，此时回路电流最大，见式（式-1）。（式-1）式中Im——谐振时回路最大电流，A；R——为回路的等效电阻（一般主要为电抗器的内阻），Ω；U——励磁变压器高压侧的输出电压，V；XL——回路中感抗，Ω；XC——回路中容抗，Ω。（一）调感式串联谐振调感式串联谐振原理接线如图1所示。调感式串联谐振装置采用铁芯气隙可调节的高压串联电抗器，由于

3、被试品的电容量是一定的，通过调节电感使回路发生工频串联谐振。谐振时，回路呈纯阻性，回路电流等于励磁电压U除以回路的等效电阻R，此时回路电流最大。图1调感式串联谐振原理接线T-励磁变压器；L-可变电感；Cx-被试品；U-励磁电压；R-回路等效电阻；UO-谐振时被试品两端的电压电感和电容两端的电压见式（式-2）。（式-2）式中U0——谐振时被试品两端的电压,VL——串联电抗器电感，H；CX——被试品电容量，F；ω——角频率;Im、R、U——意义同式（式-1）。电路谐振后电感或电容两端的电压U0等于Q倍的励磁电压U，见式（式-3）。电路谐振后电感或电容两端的电压U0等于Q

4、倍的励磁电压U，见式（式-3）。（式-3）式中Q——回路品质因数。工频串联谐振回路品质因数一般可达40～80，计算见（式-4）。（式-4）工频串联谐振试验系统在实际应用中是通过调整串联电抗器的铁芯间隙来改变电抗的，所以在调整电压的时候，由于机械结构的惯性，电压有时较难控制，因此工频串联谐振耐压装置现场试验时．应合理选择品质因数。试验电压较高时，通过电容和电感的合理匹配，如并联电抗或加补偿电容，使回路等效电阻尽量小，提高回路品质因数，以减小现场试验时需要的电源容量；试验电压较低时．为了准确平稳控制试验电压，品质因数可选择较低水平，能满足试验要求即可。谐振时串联电抗器的

5、电感计算见式（式-5）。（式-5）（二）变频式串联谐振变频式串联谐振交流试验装置的特点是：调谐电抗器的重量小，结构简单，更适合大容量设备现场试验。变频式串联谐振原理接线如图2所示。图2变频式串联谐振原理接线FC-变频电源；T-励磁变压器；L-电感；Cx-被试品；U-励磁电压；R-回路等效电阻；UO-谐振时被试品两端的电压变频串联谐振试验运用串联谐振原理,采用调频调压方式。当交流电压的频率改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随之而变，通过调节电源的频率使感抗等于容抗，电路发生串联谐振，回路中的无功几乎为零，此时电流最大，且与输入电压同相位，使电感或电容两

6、端获得一个高于励磁电压Q倍的电压。变频串联谐振电路由于频率调节比较精细，回路谐振时幅频特性曲线较陡，电路的品质因数Q值一般在50～150。变频串联谐振试验电路的品质因数计算见式（式-6）。（式-6）式中UL——谐振时电感两端电压，V；UC——谐振时电容两端电压，V。⑴谐振频率的计算：根据电感和电容计算频率，频率计算见（式-7）。（式-7）式中f0——谐振频率，Hz;L——电抗器电感量，H；C——被试品和分压器电容，μF。⑵电感和电容中的电流计算：串联谐振电路中流过电感的电流等于流过电容的电流，电流可按（式-8）计算。（式-8）式中IL、IC——流过电感或电容的电流，

7、A。二、串联谐振系统的主要特点（1）适用范围广，体积小、重量轻，试验容量大、试验电压高。（2）安全可靠性高，操作简洁方便，试验的等效性好。（3）串联谐振装置对高次谐波分量回路阻抗很大，所以试品上的电压波形好；同时若在耐压试验过程中发生闪络、击穿，因失去了谐振条件，高电压立即消失，从而使电弧立即熄灭。（4）恢复电压建立过程较长，很容易在再次达到闪络电压之前控制电源跳闸．避免重复击穿，恢复电压并不产生任何过冲所引起的过电压。三、串联谐振系统及主要元件1．电源交流输入电源为串联谐振系统提供激励能量，为保证串联谐振系统正常工作，必须保证电源的容量能满足试验要求。试验容量