所需電源容量大大減小。串聯諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產生高電壓和大電流的,在整個系統中,電源只需要提供系統中有功消耗的部分,因此,試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q.
各部件作用一覽表
組成部件: 由變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器和電容分壓器組成。
1.變頻電源:將220V/380V,50HZ的電源變為頻率可調、電壓連續可調,同時集操作、保護、控制、監測功能于一體
2.勵磁變壓器:將變頻電源輸出的電壓升壓,同時隔離高壓和低壓
3.高壓電抗器:與容性試品發生串聯諧振
4.分壓器:測量調節器上的高壓電壓值和低壓
串聯諧振試驗設備主要用于10kV、35kV、110kV的交聯橡塑電力電纜,66kV、110kV、220kV 組合電器(GIS)的變頻交流耐壓試驗,水力和火力發電機或電力變壓器等的工頻交流耐壓試驗。其基本原理是采用可調節(30--300Hz)串聯諧振試驗設備與被試品電容諧振產生交流試驗電壓。
串聯諧振在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中,電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調節電路元件(L或C)的參數或電源頻率,可以使它們位相相同,整個電路呈現為純電阻性。電路達到這種狀態稱之為諧振。在諧振狀態下,電路的總阻抗達到極值或近似達到極值。研究諧振的目的就是要認識這種客觀現象,并在科學和應用技術上充分利用諧振的特征,同時又要預防它所產生的危害。按電路聯接的不同,有串聯諧振和并聯諧振兩種。在電阻、電感及電容所組成的串聯電路內,當容抗XC與感抗XL相等時,即XC=XL,電路中的電壓U與電流I的相位相同,電路呈現純電阻性,這種現象叫串聯諧振(也稱為電壓諧振)。當電路發生串聯諧振時,電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,電路中總阻抗小,電流將達到大值。
由于電纜的電容量較大,采用傳統的工頻試驗變壓器很笨重,龐大,且大電流的工作電源在現場不易取得。因此一般都采用串聯諧振交流耐壓試驗設備。其輸入電源的容量能顯著降低,重量減輕,便于使用和運輸。初期多采用調感式串聯諧振設備(50Hz),但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現在大都采用調頻式(30-300Hz)串聯諧振試驗設備,可以得到更高的品質數(Q值),并具有自動調諧、多重保護,以及低噪音、靈活的組合方式(單件重量大為下降)等優點。就目前的國內外的提法來看,我們總結可分成3類:第1類為較寬頻率范圍30-300Hz、20-300Hz、1-300Hz;第2類為工頻范圍,45-65Hz,45-55Hz;第3類為接近工頻,35-75Hz。
國外有些廠家設計串聯諧用電抗器,在特殊情況下也有采用低頻率為25Hz或20Hz的。當然頻率愈低,被試電纜的長度(電容量)可增大。但是電抗器鐵心因此放大,使重量增加。個別資料顯示,1-300Hz的交流試驗也具有與工頻交流試驗的等效性,這說明實際應用中頻率下限有可能取得更低,例如小于20Hz甚至到0.1Hz也是可行的。進一步表明在這樣的頻率范圍內,絕緣內部各介質的電壓分布及介質特性仍基本相同。