说明 产品型号名称 文件编号或图号 通用工艺 ST036.01.12.02 文件名称 版本号 变频谐振试验培训教材 1.00 底图总号 标记 处数更改文件号 签字 日期签字 日期 第 2页 拟制 审核 共 43页 日期 签名标准化 第 册 第 页 批准 南京苏特电气有限公司SUTE 试品保护球隙 调压器保护电阻 试品 调压器等效内阻 2.1.2串级直流高压发生器 利用倍压整流电路作为基本单元，多级串联起来，即可组成一台串级直流高压发生器，如图2.1-2， 图中输入电源一般为中频电源，经变压器隔离升压，经过倍压回路产生直流高电压。该设备有重量轻、 可移动性好、容量低等优点。 2.2交流电源 2.2.1传统的试验变压器，可带补偿电抗器，工频。 图2.2-1图2.2-2 2.2.2可调电感式谐振系统，工频。 2.2.3调频式谐振系统，固定电抗器，通过变频电源将一可调频率电压加到试品上，改变频率以大到 谐振。 2.2.4超低频交流电源、振荡电源、冲击电源等，略 三、 定义 3.1串联谐振（电压谐振） 由电感（感性试品）与电容（容性试品）以及中压电源串联组成。改变回路参数或电源频率，回 路即可调谐至谐振，同时将有一个幅值远大于电源电压， 且波形接近于正弦波的电压加在试品上。 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，电源输出的电流 较小，从而限制了对试品绝缘的损坏。 3.2并联谐振（电流谐振） 由电感（感性试品）与电容（容性试品）以及中压电源 并联组成。改变回路参数或电源频率，回路即可调谐至谐振， 同时将有一个幅值远大于电源电流，且波形接近于正弦波的 电压加在试品上。 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，电源输出的电流较小， 从而限制了对试品绝缘的损坏。 3.3谐振电抗器 用于同试品电容进行谐振，以获得高电压或大电流的电抗器。 3.4电容分压器 U RL C CU R L 说明 产品型号名称 文件编号或图号 通用工艺 ST036.01.12.02 文件名称 版本号 变频谐振试验培训教材 1.00 底图总号 标记 处数更改文件号 签字 日期签字 日期 第 3页 拟制 审核 共 43页 日期 签名标准化 第 册 第 页 批准 南京苏特电气有限公司SUTE 采用电容元件，由高压臂和低压臂组成的转换装置。输入电压加到整个装置上，而输出电压则取 自低压臂。通常低压臂输出电压恒定为100VAC。 3.5励磁变压器 用于给谐振电抗器、试品提供能量的变压器。 3.6变频电源 可连续调整输出频率和电压的电源转换设备。 3.7峰值表 能够测量交直流电压的各种参数的仪表。峰值表常与分压器组合，测量高电压的 3.8高压电流 流过谐振电抗器、试品的电流，等于谐振回路电流。 3.9励磁电压 励磁变压器的输入电压。 3.10励磁电流 励磁变压器的输入电流。 3.11电压比（占空比） 在变频电源的逆变电路中，逆变电路为开关电路，电压的调节是以开关开通的时间来控制的。电 压比指的是开关开通时间与关断时间之比。在串联谐振回路，电压比是相对量，相对控制变频电源输 出电压或容量。 3.12 品质因素（Q值） 试品所获得的容量与励磁变压器输出容量之比。在串联谐振回路，可用试品的电压值与励磁变压 器的输出电压之比或串联谐振回路的无功与有功之比代替。品质因素主要取决于谐振电抗器的品质因 素，约等于谐振电抗器的感抗与直流电阻之比。 3.13试验电压值 试验电压值指其峰值除以√2 3.14容许偏差 在整个试验过程中试验电压的测量值应保持在规定电压值的±1％以内；当试验持续时间超过60s时， 在整个试验过程中试验电压测量值可保持在规定电压值的±3％以内。 3.15局部放电 是指设备绝缘系统中部分被击穿的电气放电，这种放电可以发生在导体(电极)附近，也可发生在 其它位置。 注：1)导体(电极)周围气体中的局部放电有时称为“电晕”，这一名词不适用于其它形式的 局部放电。“游离”是指原子与分子等等形式的电离，通常不应把“游离”这一广义性名词用来表示 局部放电。 3.16 视在放电量q 是指在试品两端注入一定电荷量，使试品端电压的变化量和局部放电时端电压变化量相同。此时 注入的电荷量即称为局部放电的视在放电量，以皮库(pC)表示。 注:1)实际上，视在放电量与试品实际点的放电量并不相等，后者不能直接测得。试品放电引 起的电流脉冲在测量阻抗端子上所产生的电压波形可能不同于注入脉冲引起的波形，但通常可以认为 这二个量在测量仪器上读到的响应值相等。 说明 产品型号名称 文件编号或图号 通用工艺 ST036.01.12.02 文件名称 版本号 变频谐振试验培训教材 1.00 底图总号 标记 处数更改文件号 签字 日期签字 日期 第 4页 拟制 审核 共 43页 日期 签名标准化 第 册 第 页 批准 南京苏特电气有限公司SUTE2π√LC U XC √R2+( XL－XC)2 XC R XL R 3.17所用符号说明 U n设备额定电压(对发电机转子是指额定励磁电压)； U m设备最高电压； U 0/ U 电缆额定电压(其中 U 0为电缆导体与金属套或金属屏蔽之间的设计电压， U 为导体与导体之间的设计电 压)； 四、基本原理 当试品（如电容、电缆或气体绝缘的试品）的外绝缘上泄漏电流同流过试品电容电流相比很小或 者形成破坏性放电的能量很小时，串联谐振回路特别有用。 谐振原理：如图：1.1-1 图中R等效为电抗器L的内阻 感抗：XL=2πf L 容抗：XC=1/2πfC 串联回路总阻抗：Z=√R2+(XL -XC)2 串联回路电流：I= = 电容上的电压为：UC=I×XC 当XL = 2πf L＝XC=1/2πfC时，回路阻抗有最小值：Z=R 有：2πf L＝1/2πfCf＝ 即串联回路频率特性满足f＝1/2π√LC时，回路阻抗有最小值Z=R，我们称此时为串联谐振状态。 当串联回路处于谐振状态时，电容上的电压为： UC=I×XC==U×= U× =U×(电抗器品质因素) 由上式可以看出在电容上的电压UC高于电源输入电压U的倍，在工程应用中，电抗器品质因素（） 一般取几十到几百。 当串联回路在谐振状态时，Z=√R2+( XL -XC)2 =R回路成阻性，电感上的电流IL和电容上电流IC 方向相反，大小相等，相互抵消。 回路中的视在功率为：S= UI 有功功率为：P= I2R U Z U √R2+( XL －XC)2 说明 产品型号名称 文件编号或图号 通用工艺 ST036.01.12.02 文件名称 版本号 变频谐振试验培训教材 1.00 底图总号 标记 处数更改文件号 签字 日期签字 日期 第 5页 拟制 审核 共 43页 日期 签名标准化 第 册 第 页 批准 南京苏特电气有限公司SUTE 变频输出 保护接地 电源输入变 频 电 源 VF 系统接地采样信号线 c2 c1 X A MOAI a x TL cX 无功功率为：Q= I2(XL –XC) 电感上和电容上的无功功率为： Q L= Q C = UC I= UL I 在工程实际应用中： 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。 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之和，所 以工程中所测电压和电流之积为电抗器或电容器上的视在功率。 谐振回路中的电源提供容量（有功功率等于视在功率），为电抗器上所产生容量的1/Q倍（Q为谐振 回路的品质因素）。 ST3598系列变频串联谐振成套试验装置 一、 成套产品简介 变频串联谐振试验成套装置原理图 VF: 变频电源T: 励磁变压器 L:试验电抗器 Cx: 试品 C1、C2: 分压器 其中C1为分压器高压臂、C2为分压器低压臂 MOA1：避雷器 主交流电送入变频电源，经整流转换为幅值恒定的直流电压,直流电压经变频电源逆变器调制变 为频率脉宽 (或称占空比)可调的方波，整个控制过程由计算机完成。方波电压经滤波环节等处理后