高压试验是电力系统中最直接、最严格且最有效的试验电气设备的方法。高压试验中要保证电气设备的安全以及可靠性,其中串联谐振装置是高压试验的一种,在电力系统中广泛运用。串联谐振装置是交流耐压装置、适用于大容量,高电压的电容性试品的交接和预防性试验,有效地解决了由于电源容量的不足,对现场实验的制约,且串联谐振装置体积小、重量轻、较容易现场搬运。适用各类高压电缆和大型发电机组、电力变压器和66KV、110KV、220KV、500KV、GIS交流耐压试验。
调频串联谐振试验装置的特点:利用串联谐振原理在回路中产生高电压,一般频率为30~300Hz。串联谐振高压发生器原理如下图1表示:
当电源频率(f)、电感(L)及被试设备电容(C)满足下式时回路处于串联谐振状态此时:f=1/2π√LC,回路中电流为I=Ulx/R,被试设备电压为Ucx=I/ωCx输出电压与励磁电压之比为试验回路的品质因数:Q=Ucx/Ulx=(ωL)/R,由于试验回路中电阻R很小,故试验回路品质因数很大。一般正常时可达50以上,既输出电压是励磁电压50倍,因此用较低容量的试验变压器就能得到较高的试验电压。这样就解决了在一般的交流耐压试验中试验变压器容量不能满足试验要求的问题。而此时电容量与电感的关系为ωL=1/ωc,因为对某个试品而言,电容量是固有的,试验用可调电感的价格也非常昂贵,因此解决问题的途径就引到了改变电源频率回路的谐振频率,在初始电压下调节回路的频率,观察Uc的变化达最大值时,增加或减小频率时谐振电压都要下降,这时的频率为谐振频率,这时的电压为谐振点电压,增加励磁电压就能升高谐振电压,从而达到试验电压目的。另外,由于试验回路是处于谐振状态,回路本身具有良好的滤波作用,电源波形中的谐波分量在设备两端大为减小,从而输出良好的正弦波形。当试品放电或击穿时,即回路中等值电容被短路,谐振条件被破坏,电压明显下降,恢复电压上升缓慢,试品上不发生暂态过电压,且电源供给的短路电流受到电抗的限制而减少,从而限制被试设备的损坏程度。
与传统的实验变压器相比。串联谐振装置试验设备的重量轻、体积小和所需要的电源容量低、在高压试验过程中大大减轻了现场试验的工作量。串联谐振装置组合的灵活性对试品破坏小,是电力设备耐压试验工作时采取的一种可靠的方法,所以串联谐振装置使用广泛。