技術(shù)天地
串聯(lián)諧振進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)特點(diǎn)
發(fā)布日期：2020-06-10 點(diǎn)擊：3309次
為了適應(yīng)具有大靜電電容量試品的工頻耐壓試驗(yàn)需要，一些部門(mén)裝置了交流高壓串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備。
具有大靜電電容量的試品通常是指電纜、六氟化硫管道、電容器以及容量≥300MW的大容量發(fā)電機(jī)。
利用串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)的特點(diǎn)是：
(1)供電變壓器T和調(diào)壓器AT的設(shè)備容量小。這是因?yàn)樯厦嬖治鲞^(guò)的，試品上的電壓Uc=QUs。Us為高壓供電電壓，既然高壓回路中流過(guò)的電流是一樣大的，所以供電變壓器和調(diào)壓器的容量，在理論上可比試驗(yàn)所需容量小Q倍。
(2)串聯(lián)諧振裝置所輸出的電壓波形較好。這是因?yàn)閮H對(duì)工頻（基波）產(chǎn)生諧振，而對(duì)其他由電源所帶來(lái)的高次諧波分量來(lái)說(shuō)，回路總阻抗甚大．所以試品上諧波分量甚弱，試驗(yàn)波形就較好。
(3)若在試品耐壓過(guò)程中，發(fā)生了閃絡(luò)，則因失去了諧振條件，高電壓立即消失，從而使電弧即刻熄滅。
(4)恢復(fù)電壓之建立過(guò)程較長(zhǎng)，很容易在再次達(dá)到閃絡(luò)電壓之前控制電源跳閘，避免重復(fù)擊穿。
(5)恢復(fù)電壓并不出現(xiàn)任何過(guò)沖(over shoot)所引起的過(guò)電壓。
正因?yàn)樯鲜?3)，(4)的特點(diǎn)，試品擊穿后所形成的燒傷點(diǎn)并不大，這有利于對(duì)試品之擊穿原因進(jìn)行研究。由于以上的特點(diǎn)，這種裝置使用起來(lái)比較安全，既不會(huì)產(chǎn)生大的短路電流，也不會(huì)發(fā)生恢復(fù)過(guò)電壓。
下面我們將分析和說(shuō)明上述的(4)，(5)兩個(gè)特點(diǎn)。
用交流高壓串聯(lián)諧振設(shè)備做試驗(yàn)時(shí)，試品在初次閃絡(luò)熄孤后的恢復(fù)電壓：
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）約為10-2的數(shù)量級(jí)，
β＝√ω2－[ω2/(4Q2)] ＝ω√1－1/4(Q2)≈ω
α＝R／(2L) ＝ω√(2Q)
所以，上式可改寫(xiě)為
U0-1＝cosωt－[cosωt＋sinωt／(2Q)]exp[－ωt／(2Q)]
因1/(2Q)甚小，上式可以進(jìn)一步改寫(xiě)為
U0-1≈{1-exp[－ωt／(2Q)]}cosωt
把上式中的ωt改為ωnT，其中，n為從t=0開(kāi)始算起的周期數(shù)，T為正弦波的周期。設(shè)f為正弦波的頻率，則
ωnT=2πfn/f=2πn
這樣上式中的指數(shù)ωT/(2Q)＝πn/Q
如果第二次的閃絡(luò)（重燃）出現(xiàn)在比第一次的耐壓值略低的電壓下，此時(shí)假設(shè)e的指數(shù)項(xiàng)衰減到5%左右，則nπ/Q≈3，即n≈Q。
由于諧振裝置中Q值總是較大的，故n值也較大。所以在另一次閃絡(luò)出現(xiàn)之前要經(jīng)歷幾十個(gè)周期的時(shí)間，在此足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，很容易將電源切斷。
圖1：試品閃絡(luò)后的恢復(fù)電壓波形
圖2：試品閃絡(luò)后的恢復(fù)電壓波形全貌
圖1及圖2畫(huà)出一臺(tái)實(shí)際的串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在試品閃絡(luò)后所出現(xiàn)的恢復(fù)電壓波形，該裝置的品質(zhì)因數(shù)Q=40。由圖可見(jiàn)，試品閃絡(luò)后并不會(huì)出現(xiàn)負(fù)向過(guò)沖過(guò)電壓?；謴?fù)電壓重新達(dá)到再次擊穿值所需的時(shí)間間隔接近1s。
利用串聯(lián)諧振裝置進(jìn)行耐壓試驗(yàn)是由局限性的，譬如不能用它進(jìn)行外絕緣的濕閃及污閃試驗(yàn)。返
