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高压试验中串联谐振电路的产生方式
2021-08-15

工频高电压通常采用高压试验变压器来产生;对电容量较大的被试品,可以采用串联谐振回路产生高电压;对于电力变压器、电压互感器等具有绕组的被试品,可以采用100Hz~300Hz的中频电源对其低压侧绕组激磁在高压绕组感应产生高电压。


高压试验变压器回路


交流耐压试验的接线,应按被试品的电压、容量和现场实际试验设备条件来决定。通常试验变压器是成套设备。图1是一种典型的试验接线。


串联谐振


在进行变压器、电容器等电容量较大的被试品的交流耐压试验时,试验变压器的容量常常难以满足试验要求,现场常采用电抗器并联补偿。当参数选择适当,使两条并联支路的容抗与感抗相等时,回路处于并联谐振状态,此时试验变压器的负载最小。采用并联谐振回路应特别注意,试验变压器应加装过流速断保护装置,因为当被试品击穿时,谐振消失,试验变压器有过电流的危险。


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串联谐振电路


对GIS、发电机和变压器、交联电缆、高压断路器等电容量较大、试验电压高的被试品进行交流耐压试验,需要大容量的试验设备,可采用变频串联谐振耐压试验装置,它能够以较小的电源容量对较大电容和较高试验电压的被试品进行耐压试验,回路由被试品负载电容和与之串联的电抗器和电源组成,如图2所示。


当电源频度f、电感L及被试品电容C,满足式(1)时回路处于串联谐振状态,此时:


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由于试验回路中的R很小,故试验回路的品质因数很大。在大多数正常情况下,Q,可达50左右,即输出电压是励磁电压的50倍,因此用这种方法能用电压较低的试验变压器得到较高的试验电压。由于试验时回路处于谐振状态,回路本身具有良好的滤波作用,电源波形中的谐波成分在被试品两端大为减少,通常输出良好的正弦波形电压。


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当被试品击穿时,电路失去谐振条件,电源输出电流自动减小,被试品两端的电压骤然下降,从而限制了对被试品的损坏程度。


根据调节方式的不同,串联谐振装置分为工频串联谐振装置(带可调电抗器,或带固定电抗器和调谐用电容器组,工作频率50Hz)和变频串联谐振装置(带固定电抗器,工作频率一般10Hz~300Hz)两大类。


工频串联谐振装置所用电抗器的电感量能够连续可调,当试验电压较高时,可以做成几个电抗器串联使用。




变频谐振耐压试验装置依靠大功率变频电源调节电源频率,使回路达到谐振,所用电抗器的电感量是固定的(不可调)。试验频率随被试品电容量不同而改变。


由于变频串联谐振耐压试验装置的试验频率随不同电容量的被试品而变化,所以其使用范围受到一定限制。


串联谐振装置在实际使用时,试验回路调谐必须在很低的励磁电压下进行,调节电抗器电感或改变电源频率,使被试品端的电压达到最大,此时,回路达到谐振状态,再按规定的升压速度升高励磁电压,使高压侧达到试验电压。耐压完毕,均匀、快速降压后,切断电源。


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