相比傳統(tǒng)的工頻耐壓裝置的優(yōu)點:
在工頻條件下,由于被試品電容量較大,或者試驗電壓要求較高,對試驗裝置的電源容量相應(yīng)的也有較高的要求,傳統(tǒng)的工頻耐壓裝置(交流耐壓試驗變壓器)往往單件體積大,重量重,不便于現(xiàn)場搬運,而且不便于任意組合,靈活性較差。相比,變頻串聯(lián)諧振試驗裝置(體積與重量約為傳統(tǒng)試驗變壓器的1/10~1/30)體積小,重量輕,易搬動,而且是分件式設(shè)計,便于根據(jù)現(xiàn)場需求靈活配置電抗器的個數(shù),大大降低了勞動強度,提高工作效率。
所需電源容量大大減小。串聯(lián)諧振電源是利用諧振電抗器和被試品電容諧振產(chǎn)生高電壓和大電流的,在整個系統(tǒng)中,電源只需要提供系統(tǒng)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.
串聯(lián)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(diào)節(jié)電路元件(L或C)的參數(shù)或電源頻率,可以使它們位相相同,整個電路呈現(xiàn)為純電阻性。電路達到這種狀態(tài)稱之為諧振。在諧振狀態(tài)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(xiàn)象,并在科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)上充分利用諧振的特征,同時又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危害。按電路聯(lián)接的不同,有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振兩種。在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi),當(dāng)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(xiàn)純電阻性,這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振(也稱為電壓諧振)。當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)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。
電力設(shè)備在運行中,絕緣長期受著電場、溫度和機械振動的作用會逐漸發(fā)生劣化,其中包括整體劣化和部分劣化,形成缺陷。此外,由于交流耐壓試驗電壓一般比運行電壓高,因此通過試驗后,設(shè)備有較大的安全裕度,因此交流耐壓試驗是電力設(shè)備安全運行的一種重要手段。
由于電纜的電容量較大,采用傳統(tǒng)的工頻試驗變壓器很笨重,龐大,且大電流的工作電源在現(xiàn)場不易取得。因此一般都采用串聯(lián)諧振交流耐壓試驗設(shè)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(diào)感式串聯(lián)諧振設(shè)備(50Hz),但存在自動化程度差、噪音大等缺點。因此現(xiàn)在大都采用調(diào)頻式(30-300Hz)串聯(lián)諧振試驗設(shè)備,可以得到更高的品質(zhì)數(shù)(Q值),并具有自動調(diào)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(yōu)點。就目前的國內(nèi)外的提法來看,我們總結(jié)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(shè)計串聯(lián)諧用電抗器,在特殊情況下也有采用低頻率為25Hz或20Hz的。當(dāng)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(yīng)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(nèi),絕緣內(nèi)部各介質(zhì)的電壓分布及介質(zhì)特性仍基本相同。