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利用串联谐振进行工频耐压试验的特点是什么?
发布时间:2018-12-22   点击次数:50次
利用串联谐振进行工频耐压试验的特点是什么?
  为了适应具有大静电(是一种处于静止状态的电荷)电容量(Capacity)试品的工频耐压试验需要,一些部门装置了交流高压串联谐振试验设备(shèbèi)。本文为大家讲解利用串联谐振试验设备进行工频耐压试验的特点。.
  为了适应具有大静电电容量试品的工频耐压试验需要,一些部门装置了交流高压串联谐振试验设备(shèbèi)。串联谐振在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压u与电流i的相位相同,电路呈现电阻性,这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。
  具有大静电电容量(Capacity)的试品通常是指电缆、六氟化硫管道、电容器以及容量≥300MW的大容量发马达。调频串联谐振试验装置分为调频式和调感式。一般是由变频电源、励磁变压器、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连接方式;分压器并联在被试品上,用于测量被试品上的谐振电压,并作过压保护信号。
  利用串联谐振试验设备进行工频耐压试验的特点是:
  (1)供电变压器(Transformer)T和调压器AT的设备(shèbèi)容量小。这是因为上面曾分析(Analyse)过的,试品上的电压(voltage)Uc=QUs。Us为高压供电电压,既然高压回路中流过的电流(Electron flow)是一样大的,所以供电变压器和调压器的容量,在理论上可比试验所需容量小Q倍。
  (2)串联谐振装置所输出的电压(voltage)波形较好。调频串联谐振试验装置分为调频式和调感式。一般是由变频电源、励磁变压器、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连接方式;分压器并联在被试品上,用于测量被试品上的谐振电压,并作过压保护信号。这是因为仅对工频(基波)产生谐振,而对其他由电源所带来的高次谐波分量来说,回路总阻抗甚大.所以试品上谐波分量甚弱,试验波形就较好。
  (3)若在试品耐压过程中,发生了闪络,则因失去了谐振条件,高电压立即消失,从而使电弧即刻熄灭。
  (4)恢复电压之建立过程(process)较长,很容易在再次达到闪络电压之前控制(control)电源(power supply)跳闸,避免重复击穿。
  (5)恢复电压(voltage)并不出现任何过冲(over shoot)所引起的过电压。
  正因为上述
  (3),
  (4)的特点,试品击穿后所形成的烧伤点并不大,这有利于对试品之击穿原因进行研究。由于以上的特点,这种装置使用(use)起来比较安全(safe),既不会产生大的短路(电流不经用电器、直接连电源两极)电流,也不会发生恢复过电压(voltage)。
  下面我们将分析(Analyse)和说明上述的
  (4),
  (5)两个特点。
  用交流高压串联谐振设备(shèbèi)做试验时,试品在初次闪络熄孤后的恢复电压:
  U0-1=cos(ωt)-[cos(βt)+αsin(βt)/ β]exp(-at)
  式中
  β=√1/(LC)-R2/(4L )2, α=R/(2L)
  因Q=ωL/R=40~80,1/(2Q)约为10-2的数量级。
  β=√ω2-[ω2/(4Q2)] =ω√1-1/4(Q2)≈ω
  α=R/(2L) =ω√(2Q)
  所以,上式可改写为
  U0-1=cosωt-[cosωt+sinωt/(2Q)]exp[-ωt/(2Q)]
  因1/(2Q)甚小,上式可以进一步改写为
  U0-1≈cosωt
  把上式中的ωt改为ωnT,其中,n为从t=0开始算起的周期数,T为正弦波的周期。设f为正弦波的频率(frequency),则
  ωnT=2πfn/f=2πn
  这样上式中的指数ωT/(2Q)=πn/Q
  如果第二次的闪络(重燃)出现在比第一次的耐压值略低的电压(voltage)下,此时假设e的指数项衰减到5%左右,则nπ/Q≈3,即n≈Q。
  由于谐振装置(device)中Q值总是较大的,故n值也较大。所以在另一次闪络出现之前要经历几十个周期的时间,在此足够长的时间内,很容易将电源(power supply)切断。
  1:试品闪络后的恢复电压波形
  2:试品闪络后的恢复电压(voltage)波形全貌
  1及2画出一台实际的串联谐振试验装置(device)在试品闪络后所出现的恢复电压(voltage)波形,该装置的品质因数Q=40。由可见,试品闪络后并不会出现负向过冲过电压。恢复电压重新达到再次击穿值所需的时间间隔接近1s。
  利用串联谐振装置进行耐压试验是由局限性的,譬如(比如,好比)不能用它进行外绝缘的湿闪及污闪试验。

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