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变频串联谐振耐压试验原理
2022-02-18

对高压电气设备进行交流耐压试验的必要性及谐振升压方法的应用在电力系统中,为了准确判断电气设备是否符合运行条件,预防设备损坏,保证系统的安全运行,其中的一项有效措施就是对设备进行绝缘耐压试验。绝缘耐压试验,包括直流耐压和交流耐压两种试验方法。直流耐压试验因其装置的容量小、体积小、重量轻、携带方便等而被广泛应用。但并不是所有的电气设备都可以通过直流耐压试验来说明问题,如发电机的转子耐压试验、交联电力电缆、GIS、互感器等耐压试验;实践表明,只有交流耐压试验才能达到某些电气设备的耐压试验的实际效果,能有效地发现较危险的集中性缺陷,对于判断电气设备能否安全投入运行具有决定性的意义, 是避免电气设备发生绝缘事故的重要手段, 是鉴定电气设备绝缘强度最直接最有效的方法。


变频串联谐振耐压试验装置


谐振升压方法是目前对于电力系统大电容性试品比较适用的方法,分为工频谐振升压法和变频谐振升压法。工频交流高压试验适用范围广,但是调谐比较繁琐,通常采用调感法;变频交流高压试验受到试验标准的限制,但是调谐简单,操作方便,通常采用调频法。工频定义为 45H z-55H z (甚至定义为45H z-65H z)后,特别是调频调感方法同时使用,使得系统很方便的满足规程对频率的要求和设备对宽范围电容量的试品的要求。


变频串联谐振耐压试验的原理


变频串联谐振耐压试验装置由变频电源、励磁变压器、高压电抗器和电容分压器组成,通过改变试验系统的电感量和试验频率,使回路处于谐振状态,此时电路阻抗 Z(ωo)=R 为纯电阻,电压和电流同相。这样试验回路中试品上的大部分容性电流与电抗器上的感性电流相抵消,电源只提供回路中消耗的有功功率的能量。其基本原理及等值电路如图 1 所示:


串联谐振交流耐压试验装置在电力系统应用中的优点:


(1)串联谐振电源是利用谐振电抗器和被试品电容谐振产生高电压和大电流的,电源只需要提供系统中有功消耗的部分,因此,试验所需的电源功率只有试验容量的 1/Q,省去了笨重的大功率调压装置和大容量的工频试验变压器,设备的重量和体积都大大减小。谐振激磁电源系统重量,一般为普通试验装置的 1/3-1/5。


(2)高压电抗器 L 与被试验设备 Cx 处于谐振状态,此电路形成一个良好的滤波电路,故输出电压 Uc 为良好的正弦波形,做耐压试验时能有效的防止谐波峰值对试品的误击穿。


(3)串联谐振交流耐压试验,如果被试品的绝缘弱点被击穿,谐振条件被破坏,电路立即脱谐,被试品上的电压瞬间回落,能量迅速得到释放,不会在被试品上产生过电压,整个回路电流迅速下降为正常试验电流的 1/Q。因此串联谐振耐压试验能有效的找到试品绝缘弱点,绝缘击穿处的短路电流又不会将故障点扩大的危险。


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