高壓電纜串聯(lián)諧振概述

　　高壓電纜串聯(lián)諧振是一種在高壓電纜試驗和電力系統(tǒng)中應(yīng)用的技術(shù)。
 

　　定義
 

　　在含有電阻、電感、電容元件串聯(lián)的交流電路中，當電路電流與電源電壓同相時，稱電路發(fā)生了諧振，因元件相互串聯(lián)，故稱為串聯(lián)諧振。在高壓電纜試驗中，就是通過調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使回路電感L和試品(高壓電纜)電容C串聯(lián)諧振，此時串聯(lián)諧振電壓即為加到試品上的電壓。
 

　　原理
 

　　采用可調(diào)節(jié)(30 - 300Hz)串聯(lián)諧振試驗設(shè)備與被試品電容諧振產(chǎn)生交流試驗電壓。串聯(lián)諧振電源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，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。
 

　　適用范圍
 

　　高壓電纜串聯(lián)諧振適用于10kV、35kV、110kV、220kV、500kV聚己烯電力電纜交流耐壓試驗，也適用于大型變壓器、發(fā)電機組工頻耐壓試驗、電力變壓器感應(yīng)耐壓試驗等，適用于大容量、高電壓的電容性試品的交接和預(yù)防試驗。
 

　　高壓電纜串聯(lián)諧振主要由變頻電源、勵磁變壓器、高壓電抗器和電容分壓器組成：
 

　　1.變頻電源：將220V/380V，50HZ的電源變?yōu)轭l率可調(diào)、電壓連續(xù)可調(diào)，同時集操作、保護、控制、監(jiān)測功能于一體。
 

　　2.勵磁變壓器：將變頻電源輸出的電壓升壓，同時隔離高壓和低壓。
 

　　3.高壓電抗器：與容性試品發(fā)生串聯(lián)諧振。
 

　　4.分壓器：測量調(diào)節(jié)器上的高壓電壓值和低壓。
 

　　產(chǎn)生條件
 

　　在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi)，當容抗XC = 感抗XL相等時，即發(fā)生串聯(lián)諧振，此時電路中的電壓U與電流I的相位相同。實現(xiàn)這一條件的方法有：
 

　　1.改變電源頻率：目前試驗現(xiàn)場的串聯(lián)諧振交流耐壓裝置大多是調(diào)頻型式，將電源頻率調(diào)至與電路的固有頻率相同，電路就發(fā)生串聯(lián)諧振。
 

　　2.改變電路電感量：調(diào)節(jié)電路電感量使電路諧振，通常需配置具有電感可調(diào)的電抗器，但調(diào)感電抗器設(shè)備笨重、機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運行噪聲大，現(xiàn)場較少使用。
 

　　3.改變電路電容量：現(xiàn)場試驗時，試品電容量為一定值，難以改變，所以通常不采用調(diào)節(jié)電容量使電路達到諧振。在調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓設(shè)備中，僅在因諧振頻率不能滿足試驗要求時采用補償電容器使諧振頻率達到要求范圍的輔助調(diào)節(jié)作用。
 

　　高壓電纜串聯(lián)諧振優(yōu)點
 

　　1.所需電源容量大大減小：試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。
 

　　2.設(shè)備的重量和體積大大減少：省去了笨重的大功率調(diào)壓裝置和普通的大功率工頻試驗變壓器，諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q，系統(tǒng)重量和體積一般為普通試驗裝置的1/10 - 1/30。
 

　　3.改善輸出電壓的波形：諧振電源是諧振式濾波電路，能改善輸出電壓的波形畸變，獲得很好的正弦波形，有效防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。
 

　　4.防止大的短路電流燒傷故障點：在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當試品的絕緣弱點被擊穿時，電路立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而并聯(lián)諧振或者試驗變壓器方式做耐壓試驗時，擊穿電流立即上升幾十倍，兩者相比，短路電流與擊穿電流相差數(shù)百倍。
 

　　5.不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓：試品發(fā)生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓也立即消失，電弧即刻熄滅，且恢復(fù)電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡(luò)電壓前斷開電源。