变频串联谐振耐压试验装置的原理

装置是运⽤串联谐振的原理，利⽤励磁变压器激发串联谐振回路，通过调节变频电源的输出频率，使得回路中的电抗器的电感L和试品电容器的电容C发⽣谐振，最后通过调整励磁的输出电压，使谐振电压达到所要求的试验电压。

⼀、变频串联谐振耐压试验装置的原理

串联谐振原理图

根据的原理图，当L、C、R串联回路中的感抗与试品容抗相等时，感抗中的磁场能量与试品电容中的电场能量相互补偿，试品所需的⽆功功率全部由电抗器供给，电源只提供回路的有功功率，此时电路的功率因数=1.0，即电源电压与谐振回路电流同相位，电感上的电压降与电容上的电压降相等，相位相反。

当XL=XC即ωL=ωC时，

，回路的谐振频率

，若LC参数固定，调节电源频率使之等于谐振频率，就可以产⽣谐振。此时流经试品的电流和试品两端的电压分别为：

I=U/(R+j(XL-XC))=U/R

UC=-jIXC=-jQU

式中的Q为谐振电路的品质因数。

由于电流与供电电压同相，因此输⼊功率为纯有功功率：

P=UI=I⊃2;R

谐振时试验电压所耗的功率仅为电阻上所耗的功率，所以变压器容量⽐常规试验变压器⼩很多。谐振时，负荷C上的⽆功功率为：

⼴泛应⽤于电缆、⼤型电⼒变压器、⽓体绝缘组合电器(GIS)、电⼒电容器等⾼电压、⼤容量的电⼒设备的交流耐压、感应耐压等试验项⽬中。

其试验原理如下图所⽰。

变频串联谐振试验原理

分压电容(也称为旁路电容器)的作⽤：

a) 分压作⽤：作为⾼压测量分压电容。

b) 分流作⽤：与试品配合，使谐振装置在额定负荷范围内，按要求随意⼯作在调频、倍频、⼯频上。

c) 与试品电容⼀起，构成谐振电容。

⼆、⾼压电⽓设备进⾏交流耐压试验存在必要性

1) 不能反映设备实际⼯况下的电场分布，难以正确发现⾼压电⽓设备的内部缺陷。

2) 直流电压可使⾼压电⽓设备内部的局部放电⼤为减弱，不利于绝缘缺陷的检出。

3) ⼯频交流耐压试验反映实际运⾏电压波形，与运⾏中出现的⼯频暂态电压升⾼的情况较为符合，不存在等价性问题。

⼤电容量的电⽓设备(如⼤型发电机组、电⼒变压器、电⼒电容器、GIS、电⼒电缆等)在⼀定频率范围内的绝缘耐受与⼯频耐压具有⼀定的等效性，这样就为利⽤变频试验装置的电感与被试品的电容串联产⽣谐振电压来进⾏交流耐压试验提供了可能，且由于试验装置的励磁电压低、重量轻，⾮常⽅便于在施⼯现场使⽤。

三、串联谐振装置⼩结

可提供被试设备⾼于电源电压Q倍的试验电压。由于电源容量减⼩且电感、电容可做成分段式，使实验设备轻巧，运输⽅便，为⼤容量、长距离现场试验成为可能并提供极⼤⽅便，同时利⽤试验频率允许在⼀定可调范围内(30~300Hz)和试验电抗器固定可调(单⼀电抗器是不可调的，但是通过串联并联，总电感可调)的原理，使得系统的柔性⼤⼤增加。IEC517和GB7674-1997均认为试验电压在10~300Hz范围内与⼯频电压试验基本等效。