串联谐振试验装置可以利用谐振电抗器的电感与容性被试设备发生串联谐振,在被试品上获得所需的高电压。耐压系统等效原理图如图所示。当回路发生串联谐振时,Xl=Xc,Uc=U/RXc=U/RXl。其中Xl为回路感抗,Xc为回路容抗,U为励磁电压,Uc为试品承受电压。设谐振回路的品质因数为Q,则Uc=QU,即被试品上获得的电压为励磁电压的Q倍,被试品上获得的容量也为试验电源容量的Q倍,就实现了用低电压小容量试验变压器对大容量试品进行交流耐压试验的目的。
耐压系统等效原理图
1. 串联谐振是谐振式电流滤波电路,能改善电源电压波形畸变,获得很好的正弦电压波形,有效防止谐波尖峰对被试品的伤害。
2. 大大减少了试验所需的电源容量及试验设备的体积和重量。串联谐振电源是利用实验电抗器的电感量和被试品的电容量发生谐振从而产生高电压和大电流的,整个过程中,电源所需提供的仅仅是系统中有功消耗的部分,试验所需的电源功率因数只有试验容量的1/Q,从而使得试验设备的体积和重量也大大减小。这样也使得试验设备的可移动性好,适宜现场试验。
3. 限制短路电流,有效保护故障点。在系统串联谐振的状态下,当试品的绝缘弱点被击穿时,电路立即脱谐,此时回路的电流迅速下降,约为正常实验时回路电流的1/Q。若采用并联谐振或者是普通的试验变压器进行交流耐压试验,当试品绝缘弱点被击穿时,短路电流立即上升,可能烧坏故障点。相比之下,串联谐振在有效找出绝缘弱点的基础上,限制了短路电流,使其不至于烧伤故障点。
4. 试验等效性好。试验采用近似工频(30-300Hz)的交流电压作为试验电源,这种交流电压可以重现与运行工况下相同的场强,使其等效性与工频电源非常接近,保证了实验结果的可靠性和真实性。
5. 防止产生恢复过电压。试品一旦发生击穿,谐振条件随之被破坏,高电压也立即消失,电弧即刻熄灭,且恢复电压的再建立过程很长,很容易在再次达到闪烙电压前断开电源。
串联谐振耐压试验系统除了可以减小电源设备容量外它还有其它一些优点。例如当被试品在试验过程中被击穿后和通常的交流耐压试验相比,击穿点的故障电流由于补偿大电感的限制作用将大为减少,因而可以避免试品被烧坏。由于回路处于工频附近谐振状态,电源波形中的谐波成分主要降落在补偿大电感上,故被试品两端的波形较好。另外,通过实验室模拟试验,认为变频串联谐振耐压试验相对于工频交流试验的等效性优于其他方法。
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