电气设备变频谐振交流耐压试验

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1、电气设备变频谐振交流耐压试验 1概述　　交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度的最严格、最有效、最直接的试验方法，它对判断电气设备能否进入运行具有决定性意义，也是保证设备绝缘水平，避免发生绝缘事故的重要手段。　　　　随着电力工业的不断发展，越来越多的高电压、大容量的电气设备投入电网运行，那么作为电气设备现场安装后的竣工验收工作，交流耐压试验是必不可少的，但由于电气设备高电压、大容量的特点，使得作交流耐压试验的设备容量大大增加，如采用传统的工频试验设备将显得很笨重，甚至在现场无法进行耐压试验。　　在二十世纪八十年代初，人们对变频耐压试验方法进行了研究，特别是随着大功率电力电子变频技术及其应用元

2、器件的发展，使变频耐压试验方法逐渐走向成熟，开发大功率的变频试验装置已成为可能。目前先进的变频试验装置可做500kV以下交联电缆的现场试验，电缆长度从10m到10km无级可调，电压频率20Hz-300Hz。　　　　变频谐振试验方法是目前最可行、最有效的现场交流试验方法。国际大电网会议（CIGRE）21-09工作组于1997年的工作报告中指出：30～300Hz的交流耐压试验与工频耐压的等效性良好，作为橡塑绝缘的电缆的现场竣工试验比其它方法有效，而这个结论是基于一些高校实验室的理论和模拟试验研究，另外也吸取了西方发达国家十几年来采用变频试验的成功经验。1.1主回路谐振与耐压试验之间的关系　　

3、主回路线路谐振试现象只能在耐压试验回路采用，如在运行线路中出现谐振现象，就会发生一系列破坏现象，应该要时刻避免的；因此，我们在这里要讨论的是耐压试验回路的谐振，且这个“谐振”又因为“谐振方式”的不同而分为如下几种形式：　　串联谐振，它分有纯串联接法和串、并联接法两种接法，即通过谐振使容性负载（被试设备）获得Q值高压的考验。　　并联谐振，只存在一种形式的接法，即通过谐振使容性负载（被试设备）获得Q倍电流的考验；上述Q值皆是谐振回路品质因数，它的高低往往取决于参与谐振的“谐振电抗器”制作的水平高和低。　　对于电力设备来讲，被试设备的电容量C是固定的，要使试验回路产生谐振就必须要改变试验回路的

4、电感L或角频率，这个想法可通过下列几个谐振等效电路来说明之。～220/380V图1串联谐振的等效电路其中T为励磁变压器、L为谐振电抗器、Cx为等效被试品、C1、C2为电容分压器　　当试验回路中（C包括、、），试验回路产生串联谐振，此时负载上就产生较高的试验电压。～220/380V图2并联谐振的等效电路　　当试验回路中（C包括、、），试验回路产生并联谐振，此时试品电压等于电抗器电压，也等于升压变压器的高压侧电压。　　综上，由于电抗器的无功功率补偿作用，使变压器理论上仅提供综合负载的阻性电流功耗即可，从物理要概念上看，变压器只需提供有功损耗，而无功损耗（即维持完成试验回路能量交换的职能）就由

5、电抗器和电容器来互相补偿了，当然，这里是离不开试验回路的谐振条件，否则，都无法谈起。1.2为什么称谓变频谐振试验装置？　　上节中已对谐振条件进行了讨论，要使试验回路利用“谐振”来达到某种试验目的，就要改变参与“谐振条件”之一的电感量L和角频率，而，f即是参与提供“谐振回路”能量的电源系统的频率；如果我们直接采用现成工频电源做我们的“谐振回路”的电源能量系统，即f=50Hz，，那么，在试验回路中也和负载一样成为一个固定值；要想满足谐振条件，只有通过采用可调电抗器改变电感的方法来满足串联谐振的要求。这就是所谓的工频谐振，但由于现场条件限制和技术制造难度限制，可调电抗器的调节范围是有限的，所以

6、现场应用受到了一定的制约。　　如果我们间接采用工频电源做我们的“谐振回路”电源能量系统，就可有文章可做，所谓“间接”就是通过改变所采用的“电源能量系统”的频率f，来使固定电抗器和固定电容（负载）达到谐振，而承担起改变电源频率的装置在变频谐振装置中统称为变频电源，正因为变频电源的开发和利用，使大容量，高电压要求的现场耐压试验已成为现实。　　因此，什么叫变频谐振试验装置，其核心机理是改变“所采用的电源”的频率，使其在一定范围内不同试验回路中满足不同的试验频率谐振要求；为满足耐压试验要求，还需配置关键部件，如隔离变压器、励磁变压器、谐振电抗器、分压器测试系统、补偿电容等等，以上才能组成一套完整

7、的变谐振耐压试验装置。1.3为什么要采用变谐振试验装置做电气设备耐压试验　　谐振耐压试验方法是通过改变试验系统的电感量和试验频率，使回路处于谐振状况；对于改变系统的电感量的试验系统一般称之为工频谐振系统；对于改变系统的频率的试验系统一般称之为变频谐振系统（也有称之为调频谐振系统）；因此，如果我们把两种系统的特点进行一下对比，就不难得出结论。1.3.1工频谐振试验装置特点　a)电感量的改变通过采用机械结构改变铁心空气间隙来调节电感量，