变频串联谐振耐压试验装置工作原理

变频串联谐振耐压试验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。

变频串联谐振耐压试验装置工作原理：交流耐压变频串联谐振试验装置运用串并联谐振的原理，中试控股通过调节变频控制器的输出频率，使得回路中的电抗器的电感L和试品电容C发生谐振，谐振电压即为试品上所加电压。通过调频控制器提中试控股供供电电源，试验电压由励磁变压器经过初步升压后，使高电压加在电抗器L和被试品CX上，通过改变调频控制器的输出频率，使回路处于串联谐振状态；回路的谐振频率取决于被试品电容CX和电抗器的电感L，调节变频控制器的输出电压，使试品上高压达到所需要的电压值。

串联谐振

变频串联谐振耐压试验装置工作原理： 由电工知识得到：Uc=I/ωC,UL=I*ωL，UR=I*R，U=Uc+UL+UR，当LRC串联回路中的感抗与试品容抗相等时，电感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损耗。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压降大小相等，相位相反。由图1可知，当 ωL=1/ωc，回路的谐振频率f=1/2π√LC，也就是说，电路发生串联谐振，电源提供很小的励磁电压，试品上就能得到很高的电压,电源频率为谐振频率。

通过这个原理，由调频电源提供电源送给励磁变压器，经过励磁变压器变压成中压加上L和被试品电容C上。通过改变调频电源输出频率，使回路处于串联谐振状态，再调节调频电源输出电压，使试品上电压达到所需要的电压值。

变频串联谐振耐压试验装置技术指标：

>额定输出电压：0～50kV(有效值)及以下

>输出频率：45～300Hz

>谐振电压波形：纯正弦波，波形畸变率≤1%

>zui大试验容量：2000kVA及其以下

>工作制：满功率输出下，一次连续工作时间15min

>品质因数：10～40

>频率调节灵敏度：0．1HZ，不稳定度＜0.05%

>工作电源：220V或380V±15%/50HZ±5%

变频串联谐振耐压试验装置工作原理：

交流耐压变频串联谐振试验装置运用串并联谐振的原理，通过调节变频控制器的输出频率，使得回路中的电抗器的电感L和试品电容C发生谐振，谐振电压即为试品上所加电压。通过调频控制器提供供电电源，试验电压由励磁变压器经过初步升压后，使高电压加在电抗器L和被试品CX上，通过改变调频控制器的输出频率，使回路处于串联谐振状态；回路的谐振频率取决于被试品电容CX和电抗器的电感L，调节变频控制器的输出电压，使试品上高压达到所需要的电压值。

变频串联谐振耐压试验装置特点：

大屏幕显示试验数据、试验状态，并有实时操作步骤提示功能

能灵活整定实验电压、调频范围、加压时间

试验结果能计算出被试品电容

具有计算机通讯接口，便于通讯和试验数据管理

体积小、重量轻、操作方便

分辨率高、频率分辨率为0.001HZ

安全可靠高、系统具有过电流、过电压及放电保护功能，可有效保护人身及设备安全试验结果可打印可升级造作软件

变频串联谐振耐压试验设备产品特点 大屏幕显示试验数据、试验状态，并有实时操作步骤提示功能 能灵活整定实验电压、调频范围、加压时间 试验结果能计算出被试品电容 具有计算机通讯接口，便于通讯和试验数据管理 体积小、重量轻、操作方便 分辨率高、频率分辨率为0.001hz 安全可靠高、系统具有过电流、过电压及放电保护功能，可有效保护人身及设备安全试验结果可打印可升级造作软件

四、成套组成 成套装置组成为变频调压电源、励磁变压器、电抗器、分压器及补偿电容器。

变频串联谐振耐压试验设备主要技术性能 1．功率电源电压：ac380v±10%、50hz； 2．仪器电源：220v±10%、50hz； 3．谐振输出容量：90kva； 4．仪器额定电压：0～30kv； 5．输出频率范围：25～300hz； 6．输出电压波形：正弦波，波形畸变率＜0.5%； 7．频率调节灵敏度：0.1hz，不稳定度≤0.05%； 8．系统噪声：≤60db； 9、系统测量精度：＜0.5级； 10．输出电压不稳定：＜0.5%； 11．保护响应时间：1us； 12．电感非线性度：≤0.05%；； 13．满功率输出下,连续工作时间为60min 14．环境温度：-15℃～ 50℃； 15．相对湿度：≤90%rh； 16．海拔高度：≤2000米。

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，中试控股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， 中试控股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。中试控股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。