諧振耐壓試驗是通過在回路頻率f=1/2π√LC時,回路產(chǎn)生諧振,輸出輸出電壓使試品電壓達(dá)到試驗值,來驗證被測物品的耐壓試驗。
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少數(shù)通過質(zhì)量檢驗測試中心嚴(yán)格型式試驗,體積小,重量輕,易于現(xiàn)場作業(yè)區(qū),減輕勞動力。變頻串聯(lián)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。
串聯(lián)諧振在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中,電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調(diào)節(jié)電路元件(L或C)的參數(shù)或電源頻率,可以使它們位相相同,整個電路呈現(xiàn)為純電阻性。電路達(dá)到這種狀態(tài)稱之為諧振。在諧振狀態(tài)下,電路的總阻抗達(dá)到極值或近似達(dá)到極值。研究諧振的目的就是要認(rèn)識這種客觀現(xiàn)象,并在科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)上充分利用諧振的特征,同時又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危害。按電路聯(lián)接的不同,有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振兩種。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)純電阻性,這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振(也稱為電壓諧振)。當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時,電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,電路中總阻抗小,電流將達(dá)到大值。
變頻串聯(lián)諧振試驗設(shè)備不同于一般通用的試驗儀器,大的特點是同一套設(shè)備可以用于不同電氣設(shè)備的交流耐壓試驗如交聯(lián)電纜、變壓器、GIS、電動機和發(fā)電機等,除了本選型目錄給出系列典型常用型號供用戶選擇外,通常需要根據(jù)用戶的試品范圍和試驗要求進(jìn)行配置方案的設(shè)計,滿足不同地區(qū)、不同用戶、不同試品的試驗要求。
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。德國Sechiswag公司在1978~1980年41個回路的10 kV電壓等級的XLPE電纜中,發(fā)生故障87次;瑞典的3 kV~24.5 kV電壓等級XLPE電纜投運超出9 000 km,發(fā)生故障107次,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(fù)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。
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(hù),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。