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串联谐振之谐振耐压试验
2021-11-09

华天电力专业生产串联谐振耐压装置,下面为大家介绍串联谐振之谐振耐压试验。


可调电感型谐振试验系统可以满足耐压要求,但由于重量大,可移动性差,主要用于试验室,而变频谐振试验方法不但能满足高压交联电缆的耐压要求,而且具有重量轻、可移动性好的优点,适宜现场试验,该方法采用固定电抗器作为谐振电抗器,以调频的方式实现谐振,频率的调节范围为30-300Hz,符合CICRE WG21.09《高压挤包绝缘电缆竣工试验建议导则》中推荐使用工频及近似工频(30~300Hz)的交流电压,这种交流电压可以重现与运行工况下相同的场强,并已被证明是最有效的方法。


串联谐振耐压装置


1.串联谐振


串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容实现串联谐振,这已经成为当前高电压试验的新的方向和潮流,在国内外得到了广泛应用。 


串联谐振有调感式和调频式两种:调感式采用可调节铁芯气隙的电抗器,通过调节电感量,使回路处于工频谐振状态,其缺点是噪音大、机械结构复杂,设备笨重,搬运困难。 


调频式采用固定电感电抗器,通过调节激励电源的频率使其与试验回路的固有频率相同,串联回路达到谐振状态,从而在被试品上产生高电压或大电流,实现对被试品耐压试验的目的,其特点是试验设备体积小、重量轻,品质因数高,使用方便。


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L为电感,C为电容(包括被试电容、电容分压器、高压试验回路电容) 


由图1可得 UC=IsXC=UsXC/ 


当串联谐振时,XL=XC 即:1/2πfC=2πfL  UC=UsXC/R=UsXL/R 


谐振频率f=1/2π 


谐振回路电流,即试品电流为:Is=Us/ =Us/R 


谐振回路的品质因数为Q: Q= /R=ωL/R=1/ωCR 


则UC=QUs,即被试品上的电压为励磁电压的Q倍。


输入功率P=UsIscosδ,谐振时,负荷为纯电阻性的,即cosδ=1,故P=UsIs,而加在被试品上的容量PS是施加的电压UC和电流I的乘积:PS=UCIs=QUsIs=QP。


也就是在被试品得到的容量为试验电源容量的Q倍,换言之,小容量的试验变压器可以对大容量的试品进行耐压试验。 


实际试验回路中的Q值一般可以达到20-70,激励电压仅为试验品谐振电压的1/Q,激励功率亦为谐振功率的1/Q。 


采用串联谐振的方法做电缆交流耐压试验,可大幅度的减小试验电源容量,如做2公里长的110kV电缆交流耐压试验,至少需要1500kVA以上容量的试验变压器和调压器,而采用变频串联谐振的方法,仅需要30kVA试验电源。 


2.并联谐振 


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L为电感,C为电容(包括被试电容、电容分压器、高压试验回路电容) 


一般情况下,试验变压器容量不足(满足试验电压,达不到试验电流),可以采用并联谐振加以补偿,如图(2)所示,并联回路的两个支路感抗XL和容抗XC,当XL=XC,回路产生谐振,此时,IL和IC都很大,但是总回路的电流I≈0,XC上的电压等于电源电压。 


3.串、并联谐振 


当试验变压器的额定电压、额定电流均不能满足试验要求时,可同时运用串并联谐振。 


4.交联电缆变频串联谐振耐压试验过程 


试验装置由调频电源、激励变压器、谐振电抗器和电容分压器组成,被试品的电容与电抗器构成串联谐振回路,分压器并联在被试电缆上,用于测量被试电缆的谐振电压值,并作为过电压保护信号,调频调压的功率经激励变压器耦合给串联谐振回路,提供串联谐振的激励功率。 


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试验工作过程是:首先调节调频调压电源输出频率,根据谐振时被试电缆上的电压找到谐振点,再增加调频调压电源输出电压,使被试电缆上的电压达到规定值,在此电压值下,保持规定的时间后,降低电压到零,完成变频谐振耐压试验全过程。


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