1、交流試驗(yàn)電壓的產(chǎn)生方式
工頻高電壓通常采用高壓試驗(yàn)變壓器來產(chǎn)生;對電容量較大的被試品,可以采用串聯(lián)諧振回路產(chǎn)生高電壓;對于電力變壓器、電壓互感器等具有繞組的被試品,可以采用100Hz~300Hz的中頻電源對其低壓側(cè)繞組激磁在高壓繞組感應(yīng)產(chǎn)生高電壓。
2、高壓試驗(yàn)變壓器回路
交流耐壓試驗(yàn)的接線,應(yīng)按被試品的電壓、容量和現(xiàn)場實(shí)際試驗(yàn)設(shè)備條件來決定。通常高壓試驗(yàn)變壓器是成套設(shè)備。
在進(jìn)行變壓器、電容器等電容量較大的被試品的交流耐壓試驗(yàn)時,高壓試驗(yàn)變壓器的容量常常難以滿足試驗(yàn)要求,現(xiàn)場常采用電抗器并聯(lián)補(bǔ)償。當(dāng)參數(shù)選擇適當(dāng),使兩條并聯(lián)支路的容抗與感抗相等時,回路處于并聯(lián)諧振狀態(tài),此時高壓試驗(yàn)變壓器的負(fù)載最小。采用并聯(lián)諧振回路應(yīng)特別注意,高壓試驗(yàn)變壓器應(yīng)加裝過流速斷保護(hù)裝置,因?yàn)楫?dāng)被試品擊穿時,諧振消失,高壓試驗(yàn)變壓器有過電流的危險。
3、串聯(lián)諧振電路
對GIS、發(fā)電機(jī)和變壓器、交聯(lián)電纜、高壓斷路器等電容量較大、試驗(yàn)電壓高的被試品進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn),需要大容量的試驗(yàn)設(shè)備,可采用研發(fā)生產(chǎn)的串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置,它能夠以較小的電源容量對較大電容和較高試驗(yàn)電壓的被試品進(jìn)行耐壓試驗(yàn),回路由被試品負(fù)載電容和與之串聯(lián)的電抗器和電源組成。
當(dāng)電源頻度、電感L及被試品電容Cx滿足式(1)時回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài),此時:
?=1/[2π√(LC)] (1)
回路中電流為:
I=Uex/R (2)
式中:
Uex——勵磁電壓;
R——高壓回路的有效電阻。
被試品上的電壓為:
Ucx=1/ωCx (3)
式中:
ω——電源角頻率;
Cx——被試品電容量。
輸出電壓Ucx、與勵磁電壓Uex之比為試驗(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù)Qs。
Qs=Ucx/Uex=ωL/R (4)
由于試驗(yàn)回路中的R很小,故試驗(yàn)回路的品質(zhì)因數(shù)很大。在大多數(shù)正常情況下,Qs可達(dá)50左右,即輸出電壓是勵磁電壓的50倍,因此用這種方法能用電壓較低的試驗(yàn)變壓器得到較高的試驗(yàn)電壓。由于試驗(yàn)時回路處于諧振狀態(tài),回路本身具有良好的濾波作用,電源波形中的諧波成分在被試品兩端大為減少,通常輸出良好的正弦波形電壓。
當(dāng)被試品擊穿時,電路失去諧振條件,電源輸出電流自動減小,被試品兩端的電壓驟然下降,從而限制了對被試品的損壞程度。
根據(jù)調(diào)節(jié)方式的不同,中試控股生產(chǎn)的串聯(lián)諧振裝置分為工頻串聯(lián)諧振裝置(帶可調(diào)電抗器,或帶固定電抗器和調(diào)諧用電容器組,工作頻率50Hz)和變頻串聯(lián)諧振裝置(帶固定電抗器,工作頻率一般10Hz~300Hz)兩大類。
工頻串聯(lián)諧振裝置所用電抗器的電感量能夠連續(xù)可調(diào),當(dāng)試驗(yàn)電壓較高時,可以做成幾個電抗器串聯(lián)使用。
變頻串聯(lián)諧振裝置變頻串聯(lián)諧振裝置依靠大功率變頻電源調(diào)節(jié)電源頻率,使回路達(dá)到諧振,所用電抗器的電感量是固定的(不可調(diào))。試驗(yàn)頻率隨被試品電容量不同而改變。
由于變頻串聯(lián)諧振裝置的試驗(yàn)頻率隨不同電容量的被試品而變化,所以其使用范圍受到一定限制。
串聯(lián)諧振裝置在實(shí)際使用時,試驗(yàn)回路調(diào)諧必須在很低的勵磁電壓下進(jìn)行,調(diào)節(jié)電抗器電感或改變電源頻率,使被試品端的電壓達(dá)到最大,此時,回路達(dá)到諧振狀態(tài),再按規(guī)定的升壓速度升高勵磁電壓,使高壓側(cè)達(dá)到試驗(yàn)電壓。耐壓完畢,均勻、快速降壓后,切斷電源。
4、中頻電源裝置
變壓器的感應(yīng)耐壓試驗(yàn)和局放試驗(yàn)需要中頻電源。現(xiàn)場獲取中頻電源的途徑主要有:中頻電源機(jī)組成套裝置、三倍頻電源裝置、中頻同步發(fā)電機(jī)組和電子式變頻裝置。對大型變壓器試驗(yàn),現(xiàn)場使用較多的是中頻電源機(jī)組成套裝置。
4.1 二倍頻電源機(jī)組
利用線繞式轉(zhuǎn)子的異步電動機(jī),在轉(zhuǎn)子(或定子)中通入三相交流電,由另一臺異步電動機(jī)拖動,使機(jī)械轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場同相相加,在定子(或轉(zhuǎn)子)上感應(yīng)出頻率提高的正弦交流電。交流磁場用二相調(diào)壓器調(diào)整。
4.2 三倍頻電源裝置
三倍頻電源裝置由三臺單相變壓器組成,其一次繞組接成星形,二次繞組連接成開口三角形,而產(chǎn)生三倍頻的電壓。
4.3 中頻同步發(fā)電機(jī)組
中頻發(fā)電機(jī)組是用一臺電動機(jī)拖動一臺中頻同步發(fā)電機(jī),通過改變發(fā)電機(jī)勵磁回路中勵磁變阻器的阻值,使勵磁機(jī)改變對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵磁,從而
使發(fā)電機(jī)的定子輸出平滑可調(diào)的電壓。采用無刷勵磁發(fā)電機(jī)可以全避免炭刷火花的干擾,對局部放電測量很有利。
4.4 電子式多倍頻耐壓裝置
電子式多倍頻耐壓裝置是一種應(yīng)用大功率電子技術(shù)產(chǎn)生交流正弦波或方波電壓的電子裝置。實(shí)際應(yīng)用時應(yīng)保證被試品上施加的電壓符合正弦波的要求。
變壓器和互感器的感應(yīng)耐壓試驗(yàn)是保證產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)重要試驗(yàn)。變壓器繞組的匝間,層間,段間及相間的縱絕緣感應(yīng)耐壓試驗(yàn),則是變壓器絕緣試驗(yàn)中的重要項(xiàng)目??v絕緣試驗(yàn)需要通過倍頻電源裝置,施加試驗(yàn)電壓,進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。
電子式多倍頻耐壓裝置是為滿足上述要求而設(shè)計(jì)制造,經(jīng)過廣大用戶使用證明:其操作簡單,性能可靠,能較好地滿足變壓器,互感器感應(yīng)耐壓試驗(yàn)的需要。