武漢綠能德精測科技有限公司
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閱讀：22發(fā)布時間：2025-10-4
為了適應具有大靜電電容量試品的工頻耐壓試驗需要，一些部門裝置了交流高壓串聯(lián)諧振試驗設備。
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。
串聯(lián)諧振進行工頻耐壓試驗現(xiàn)場圖
利用串聯(lián)諧振試驗設備進行工頻耐壓試驗的特點是：
(1)供電變壓器T和調壓器AT的設備容量小。這是因為上面曾分析過的，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的電流是一樣大的，所以供電變壓器和調壓器的容量，在理論上可比試驗所需容量小Q倍。
(2)串聯(lián)諧振裝置所輸出的電壓波形較好。這是因為僅對工頻（基波）產(chǎn)生諧振，而對其他由電源所帶來的高次諧波分量來說，回路總阻抗甚大．所以試品上諧波分量甚弱，試驗波形就較好。
(3)若在試品耐壓過程中，發(fā)生了閃絡，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)恢復電壓之建立過程較長，很容易在再次達到閃絡電壓之前控制電源跳閘，避免重復擊穿。
(5)恢復電壓并不出現(xiàn)任何過沖(over shoot)所引起的過電壓。
正因為上述(3)，(4)的特點，試品擊穿后所形成的燒傷點并不大，這有利于對試品之擊穿原因進行研究。由于以上的特點，這種裝置使用起來比較安全，既不會產(chǎn)生大的短路電流，也不會發(fā)生恢復過電壓。
下面我們將分析和說明上述的(4)，(5)兩個特點。
用交流高壓串聯(lián)諧振設備做試驗時，試品在初次閃絡熄孤后的恢復電壓：
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，
β＝√ω2－[ω2/(4Q2)] ＝ω√1－1/4(Q2)≈ω
α＝R／(2L) ＝ω√(2Q)
所以，上式可改寫為
U0-1＝cosωt－[cosωt＋sinωt／(2Q)]exp[－ωt／(2Q)]
因1/(2Q)甚小，上式可以進一步改寫為
U0-1≈{1-exp[－ωt／(2Q)]}cosωt
把上式中的ωt改為ωnT，其中，n為從t=0開始算起的周期數(shù)，T為正弦波的周期。設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（重燃）出現(xiàn)在比次的耐壓值略低的電壓下，此時假設e的指數(shù)項衰減到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。所以在另一次閃絡出現(xiàn)之前要經(jīng)歷幾十個周期的時間，在此足夠長的時間內，很容易將電源切斷。
試品閃絡后的恢復電壓波形
圖1：試品閃絡后的恢復電壓波形
試品閃絡后的恢復電壓波形全貌
圖2：試品閃絡后的恢復電壓波形全貌
圖1及圖2畫出一臺實際的串聯(lián)諧振試驗裝置在試品閃絡后所出現(xiàn)的恢復電壓波形，該裝置的品質因數(shù)Q=40。由圖可見，試品閃絡后并不會出現(xiàn)負向過沖過電壓?；謴碗妷褐匦逻_到再次擊穿值所需的時間間隔接近1s。
利用串聯(lián)諧振裝置進行耐壓試驗是由局限性的，譬如不能用它進行外絕緣的濕閃及污閃試驗。
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