谐振电源讲座

1、高压谐振电源一、耐压试验目的：1、试验时所施加的试验电压场强是模拟电力设备的运行工况。2、高压试验得出的通过与不通过的结论指电力设备的薄弱点是否对今后的运行带来危害。3、试验中的故障机理与电力设备运行中的机理有相同的物理过程。4、为了加速这一物理过程，试验中采用了对电力设备的耐压试验项目。 二、耐压试验的物理模型1、直流耐压试验，加在绝缘体上的电压是按照电阻进行分布。2、对于交流耐压试验则是按照电容进行分布。3、选择那种耐压方法是根据绝缘材料的特性和应用场合等多种因素决定。 物理模型图： 交流耐压试验装置有四种： 试验变压器加补偿电抗器（工频）； 调感式谐振电源（工频）； 调频式谐振电源； 超

2、低频交流试验装置。 根据交联电缆的材料结构，我省对电力设备预防性试验规程的电力电缆部分进行修订补充，按照修订后的电力设备预防性试验规程补充规定要求，2004年开始将取消交联电缆的直流耐压试验项目,增加交流耐压试验项目。 三、谐振电源 谐振电源装置是利用无功补偿原理，只需用较低电压和较小容量的试验电源，可进行大型发电机、电缆以及GIS组合电器的耐压试验。这种试验方法安全可靠，并能有效的检出有绝缘缺陷的电气设备。 谐振的首要条件是： XLXC 即： 又： 串联谐振的原理图： CL1LC12LCfLC211 串联谐振（电压谐振） 串联谐振装置是由电感与电容和中压电源及控制器串联组成。 改变回路参数或

3、电源频率，即对回路进行调感或调频至谐振，同时将有一个幅值远大于电源电压（Q倍），并波形为正弦波的电压加在试品上。 从式中和原理图可知：谐振条件和试验电压的稳定性取决于电源频率和试验回路特性的稳定性。 当试品放电时，即电容短路回路失谐，稳态时高压试验电压下降Q倍，试品电流降为正常试验电流的1/Q，此时电源电压完全作用在电抗器上。 在暂态时由于回路负载呈感性，电感在过渡过程时它的电流不能突变，使试验回路电流无法发生突变，保证电源输出较小的电流，电源输出的电流较小，从而限制了对试品绝缘的损坏程度。 注意： 由于试品能量释放完后，试品绝缘恢复，试验电压会继续自动升高到击穿电压，试品再次击穿，使试品故障

4、点扩大。所以，试品击穿时保护应立即启动切断电源输出。 当串联回路处于谐振状态时，电容上的电压为：QUUUXIURXRXXXRXUCCLCCLC22)(式中： Q-电抗器品质因素 品质因素（Q值）在串联谐振回路，是试品的电压值与励磁变压器的输出电压之比，品质因素主要取决于谐振电抗器的品质因素。 品质因素（Q值）计算方式： 其中 ： 式中： Q 谐振电源的品质因素； 谐振回路的特性阻抗； L谐振回路的电感量； C谐振回路的电容量； R谐振回路的电阻值。CLRQ 串联回路在谐振状态时， 此时回路成阻性。 此时回路中 视在功率为：S=UI 有功功率为：P=I2R 无功功率为：Q=I2(XL-XC)RX

5、XRZCL22)(在工程实际应用中需注意：（1）谐振回路的有功损耗还有电晕、电导损耗、频率损耗等，故有功损耗将会大于I2R 。（2）谐振回路中的电阻是等效出来的，其实际是电抗器的内阻RL 和电容器的等效损耗电阻 RC及电晕电阻之和。 即：R= RL+RC+R电晕（3）谐振回路中电源提供的容量（谐振时有功功率等于视在功率）为电抗器上所产生容量的1/Q倍。 谐振电源的组成： 1、控制器； 2、励磁变压器（中压电源）； 3、电抗器； 4、电压测量装置。 谐振电源每一个组件的作用： 控制器是用来控制输出电压和回路谐振频率及过压保护、击穿保护、过流保护、接地不良保护； 励磁变压器用于给谐振电抗器、试品提

6、供能量的变压器。 电抗器用于同试品电容进行谐振，以获得高电压或大电流。 电压测量装置采用电容元件，由高压臂和低压臂组成的转换装置及峰值表组成。通常低压臂的电压控制在交流100伏-200伏。用于测量高压端电压。控制器的调压调频原理： 交流电源经过整流后变换成直流，然后再通过逆变电路变换成交流，通过控制逆变电路来改变逆变输出的频率和电压。 在交流电源变换成直流电时，通常采用全桥（可控）整流，通过电容组虑波。 直流变换成交流有多种控制方式，但逆变电路相同。 采用这种方式调整时，电源输出的波形并不是光滑的正弦波，只是基波是正弦波。 串联谐振回路产生谐振时，其激励频率只有一个，即为变频电源的基波频率，且

7、该频率下的电压通过回路中的电感和电容谐振被放大Q倍，非谐振频率此时受回路中电感和电容阻波和滤波的作用，被衰减Q倍。 当回路谐振时，高压侧的电压波形失真小于1%。 回路在谐振时，回路阻抗最小并且承阻性。当偏离谐振点时，回路阻抗远远大于谐振时的回路阻抗。 谐振电源进行轻载试品试验时，在高压侧并联电容器使轻载试品变成重载，来满足试验要求。同时使试验频率接近于试品的工作频率。四、谐振电源的选择：（1）发电机的交流耐压试验时应采用调感型谐振电源，由于发电机电容量大、试验频率要求在50Hz、试验电压低，调感型谐振电源容易达到要求。 试验容量按发电机电容量配置。 工频电压的定义： 交流电压试验时试验电压一般

8、应是频率为4565Hz的交流电压，通常称为工频试验电压。（2） 变压器交流耐压试验时，谐振电源的配置按所管辖地区的最大试品电容量进行配置，一般来说高压输出电流1A左右。由于，这类试验装置可取代常规的试验变压器，对其他的电力运行设备进行交流耐压试验也可用这类试验装置，但是在配置时需增加补偿电容器。（3）电力电缆交流耐压试验频率为30300Hz，但推荐试验频率为4565Hz。电力电缆交流耐压试验所用的谐振电源按辖区内最长的电力电缆在试验频率为45Hz的试验电压下的电流 来选择。 在实际使用中： 将电抗器按辖区内最短的电力电缆和最长的电力电缆在试验频率为4565Hz的试验电压下的电流进行重新组合，就能组合成一套完整的变频谐振电源。 五、谐振电源验收方法：1、电抗器直流电阻测量；2、谐振电源系统自振频率测量；3、高压击穿保护检查；4、升压过程中电源突然断电检查；5、1.2倍的耐压试验；6、Q值的检查；（一般都大于50）7、额定容量试验；8、测量系统计量（由浙江省电力试验研究所检测）。六、谐振电源使用注意事项：1、谐振电源装置的接地与试品的接地必须接在一起；2、对带抽头的励磁