串联谐振试验的原理及方法
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摘要：变频谐振试验是交流耐压试验的一种，10-300HZ交流耐压试验和工频交流耐压试验有相似之处,接近设备实际交流工作斗状态。变频谐振试验广泛用于电缆、变压器和GIS等大容量试品交流耐压试验中，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验。
关健词：试验目的；串联谐振试验原理；操作方法；试验注意事项；对试验结果的分析判断。
中图分类号：C33 文献标识码：A 文章编号：
变频谐振试验广泛用于电缆、变压器和GIS等大容量试品交流耐压试验中，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验。
（一）试验目的：
交流耐压试验的一种，10-300HZ交流耐压试验和工频交流耐压试验有相似之处,接近设备实际交流工作斗状态。
（二）串联谐振试验原理：
变频式串联谐振试验装置由调频电源、励磁变压器、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，分压器并联在被试品上，用于测量被试品的谐振电压值，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 。
谐振电压即为加到试品上电压。
１、特性阻抗：
谐振时，电路的电抗为零，但是感抗和容抗都不为零，此时电路的感抗或容抗都叫做谐振电路的特性阻抗，用字母ρ表示。
由上式可知，谐振电路的特性阻抗由电路参数Ｌ和C决声，与谐振频率的大小无关。
２ 、品质因数：
在电子技术中，经常用谐振电路的特性阻抗与电路中电阻的比值来说明电路的性能，这个比值被称做电路的品质因数，用字母Q来表示
谐振时，电阻上的电压等于电源电压，电感和电容上的电压等于电源电压的Q倍；因此，串联谐振又叫做电压谐振。
当Ｑ»１时，就有Uc »U，既试品电压远远大于电源电压。
一般Q值可达几十到几百，这样Uc可达信号源电压的几十到百倍电压。（高压试验Q值一般10-40）
（三）试验接线：
（四）试验装置的组成：
串联谐振耐压装置主要由变频控制器，励磁变压器，高压电抗器，高压分压器等组成。
1、变频谐振电源：
变频串联谐振系统的核心设备，其作用是将AC220V／380V，50Hz电源变为频率可调、电压可调，同时集保护、控制、监测功能于一体。
变频控制器又分两大类，20KW及以上为控制台式，20KW以下为便携箱式；为整套设备提供电源。
2、励磁变压器：
励磁变压器的作用是将变频电源输出的电压升到合适的试验电压。
3、谐振电抗器：又称高压电抗器，主要作用是与试品发生串联谐振。电抗器可串、可并，可满足多种试验要求。
4 、高压分压器和补偿电容器：
高压分压器主要用于测量试品上的高压电压值。
补偿电容器主要用于补偿小电容试品，使谐振频率达到规定范围。
（五）操作方法：
试验前，首先应根据被试品确定试验电压，测量或查阅确定试品电容量；然后选择适当参数( 电感量、额定电流、额定电压) 的谐振电抗器及数量，进行试验接线。
(1) 、对被试品进行充分放电并接地，做好相关安全措施，拆除对外所有引线。
(2) 、测量被试品绝缘电阻，其值应正常。
(3) 、合理布置试验设备，检查谐振电抗器是否安放稳固。将励磁变、谐振电抗器和被试设备的外壳及分压器接地端接地。
(4)、按图接线，并检查接线和分压器档位。检查试验电源的容量应符合试验要求。
先合上试验电源开关，再合上变频电源的控制电源和工作电源开关，稳定后合上变频电源主回路开关，设定保护电压为试验电压的1.1-1.2倍。
(5)、开始升压，必须按规定的升压速度从零开始均匀地升压，先旋转电压调节旋钮，把输出电压调节到试验电压的3％-5％，通过旋转频率调节旋钮改变系统频率的大小，观察励磁电压和试验电压的数值。
当励磁电压为最小、同时试验电压为最大时，这个时候的频率就是系统的谐振频率。
(6)、系统谐振后，按要求均匀调节电压至试验电压，升压过程中应密切监视高压回路，监听被试品有无异响，到达试验时间后，将电压降到零，切断主回路、控制回路和工作电源开关，拉开试验电源开关，对被试品进行充分放电，试验结束。
注意：纯正弦变频电源输出与负载匹配很好才能获得最大输出。
试验时若输出电流、电压不能满足试验要求，应反复调整励磁变低压侧和高压侧抽头，使变频电源输出电压最高为止。
变频电源输出电压最好不低于额定输出电压的50％。
（六）试验注意事项：
(1)、谐振高压试验设备使用前应仔细阅读使用说明书，并经反复操作训练。
(2)、操作人员不少于2人。使用时应严格遵守本单位有关高压试验的安全作业规程。
(3)、为了保证试验的安全正确，除必须熟悉本产品说明书外，还必须严格按国家有关标准和规程进行试验操作。
(4)、各连接线不能接错，特别是接地线不能接错，否则可导致试验装置损坏。(5)、试验电源的容量必须满足试验要求。
(6)、为减小电晕损失，提高Q值，高压引线宜采用大直径金属软管，并尽量短。
(7)、试验装置的过流、过压保护必须灵敏可靠，励磁变高压侧应装避雷器。
(8)、试验时必须在较低电压下调整谐振频率，然后才可以升压进行试验。
(9)、湿度对品质因数值影响很大，因此试验应在干燥的天气情况下进行。
(七)对试验结果的分析判断：
(1)、试验中如无破坏性放电发生，则认为通过耐压试验。
(2)、在升压和耐压过程中，如发现电压表指针摆动很大，电流表指示急剧增加，电压往上升方向调节电流上升、电压基本不变甚至有下降趋势，被试品冒烟、出气、焦臭、闪络、燃烧或发出击穿响声(或断续放电声)，应立即停止升压，降压停电后查明原因。
这些现象如查明是绝缘部分出现的，则认为被试品交流耐压试验不合格。
如确定被试品的表面闪络是由于空气湿度或表面脏污等所致，应将被试品清洁干燥处理后，再进行试验。
、被试品为有机绝缘材料时，试验后应立即触摸表面，如出现普遍或局部发热，则认为绝缘不良，应立即处理后，再做耐压试验。
【作者简介】 刘珂，河南省电力公司农电工培训中心电力电缆实训室高级生产实习指导教师。张青：浙川电业局沧房供电所长。