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。
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)電阻性,這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時電路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R,電路中總阻抗小,電流將達到大值。
產(chǎn)品優(yōu)點
1. 所需電源容量大大減小。系列串聯(lián)諧振試驗裝置是利用諧振電抗器和被試品電容產(chǎn)生諧振,從而得到所需高電壓和大電流的,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倍(Q為品質(zhì)因素)。
2. 設(shè)備的重量和體積大大減小。串聯(lián)諧振電源中,不但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,而且,諧振激磁電源只需試驗容量的1/Q,使得系統(tǒng)重量和體積大大減小,一般為普通試驗裝置的1/5~1/10。
3. 改善輸出電壓波形。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,有效地防止了諧波峰值引起的對被試品的誤擊穿。
4. 防止大的短路電流燒傷故障點。在諧振狀態(tài),當(dāng)被試品的絕緣弱點被擊穿時,電路立即脫諧(電容量變化,不滿足諧振條件),回路電流迅速下降為正常試驗電流的1/Q。而采用并聯(lián)諧振或者傳統(tǒng)試驗變壓器的方式進行交流耐壓試驗時,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。所以,串聯(lián)諧振能有效地找到絕緣弱點,又不存在大的短路電流燒傷故障點的憂患。
5. 不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。被試品發(fā)生擊穿閃絡(luò)時,因失去諧振條件,高電壓也立即消失,電弧立刻熄滅,裝置的保護回路動作,切斷輸出。
整套試驗設(shè)備可根據(jù)被試品電容量的不同,確定由單個或多個諧振電抗器串、并聯(lián)使用。
2、主要部件的技術(shù)規(guī)范
(1)變頻控制單元
輸入工作電源: 220V、 50Hz,電流5~250A
輸出電壓和電流:0~250V,電流5~250A
輸出頻率:20~300Hz,
頻率調(diào)節(jié)細度:0.1Hz
大輸出功率:5~10000kVA
(2)勵磁變壓器
輸入工作電源:250V 電流5~250A
輸出電壓和電流:0~10kV,電流1~10A
額定容量:5~50000kVA
(3)諧振電抗器:(每臺諧振器的技術(shù)規(guī)范)
單臺電抗器額定工作電壓:20kV、40kV、60kV(有效值)
單臺額定工作電流:1~10A(有效值)
(4)電容分壓器
工作方式: 純電容式
額定電壓: 20kV、60kV、100kV、200kV、500kV、1000kV有效值
工作頻率: 30~300Hz
測量誤差: <1%
電容: 1000pF±5%
分壓器低壓臂電壓: 100V
各種大型電力變壓器、電力電纜、汽輪及水輪發(fā)電機及其它容性設(shè)備的交流耐壓試驗都嚴格按試驗規(guī)程定期進行。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,為了電纜安全可靠運行,有關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)對電纜的各種試驗做了明確的規(guī)定。主要試驗項目包括:測量絕緣電阻、直流耐壓和泄漏電流。其中測量絕緣電阻主要是檢驗電纜絕緣是否老化、受潮以及耐壓試驗中暴露的絕緣缺陷。直流耐壓和泄漏電流試驗是同步進行的,其目的是發(fā)現(xiàn)絕緣中的缺陷。但是近年來國內(nèi)外的試驗和運行經(jīng)驗證明:直流耐壓試驗不能有效地發(fā)現(xiàn)交聯(lián)電纜中的絕緣缺陷,甚至造成電纜的絕緣隱患。國內(nèi)也曾多次發(fā)生電纜事故,相當(dāng)數(shù)量的電纜故障是由于經(jīng)常性的直流耐壓試驗產(chǎn)生的負面效應(yīng)引起。因此,國內(nèi)外有關(guān)部門廣泛推薦采用交流耐壓取代傳統(tǒng)的直流耐壓。
變頻串聯(lián)諧振成套試驗裝置是運用串聯(lián)諧振的原理,利用勵磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路,通過調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率,使得回路中的電抗器電感L和試品電容C發(fā)生串聯(lián)諧振,諧振電壓即為試品上所加電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè),適用于大容量、高電壓的電容性試品的交接和預(yù)防性試驗。