浅谈串联谐振试验的原理与方法

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１、串联谐振试验的基本原理

串联谐振试验装置通常包括调频电源、谐振电抗器、励磁变压器以及分压器等。其中串联谐振回路由电容和谐振电抗器共同构成，电容分压器与被试品并联以测得其谐振电压值的大小，同时为过电压保护信号之用。调频调压功率通过激励变压器耦合到串联谐振回路从 而为其提供激励功率 。

１.1  谐振电路特性阻抗　

发生谐振时的电路无电抗为零，而存在的感抗或者容抗即为特性阻抗（ｐ表示），其计算公 式为：

式中Ｐ与电路参数Ｌ和Ｃ决定，而不受谐振频率大小影响。

1.2  电路品质因数

通常电路性能的好坏由特性阻抗和电路电阻比值来决定，其也称电路品质因数（Ｑ表示），其计算公式为：

发生谐振时的电阻电压与电源电压相同，而电感电容电压为电源电压的Ｑ倍，故此串联谐振也称电压谐振。如果Ｑ＞Ｉ，Ｕｃ＞Ｕ，此 时试品电压高于电源电压许多。通常Ｑ值能够达到几十倍以上 ，因此Uc也相应增加几十倍 。

２、试验接线图

变频串联谐振试验接线图

３、试验装置构成

（１）变频电源：作为变频串联谐振之核心设备之一，其主要作用是把Ａｃ２２０Ｖ／３８０Ｖ～５０Ｈｚ的电源实现频率与电压可调，并且具有监测、保护和控制等多种性能。通常有变频控制器分为控制台式（２０ＫＷ以上）和便携箱式（２０Ｋｗ 以下）两种 。

（２）励磁变压器：其主要是使变频电源输出电压符合试验电压要求。

（３）谐振电抗器：其主要是实现和试品的串联谐振功能，既可串联也可关联，能够满足多种试验之用 。

（４）分压器：主要包括高压分压器、补偿电容器两种。其中高压分压器是作为测量试品高压电压值之用，而补偿电容器作为小电容试品补偿之用，能够确保谐振频率符合规定要求。

４、操作方法

试验前，首先应根据被试品确定试验电压，测量或查阅确定试品电容量；然后选择适 当参数（电感量、额定电流、额定电压）的谐振电抗器及数量，进行试验接线。

（１）完成被试品的放电及其接地操作，确保无对外引线，采取各种安全保护措施。

（２）做好被试品绝缘电阻的测量工作，确保其阻值符合要求。

（３）科学进行试验设备布置，确保谐振电抗器安装稳定，同时做好相关设备的接地工作。

（４）根据图纸做好线路接连，并做 好接线、分压器档位以及试验电源容量的检查工作。首先闭合试验电源开关，接下来对变频电源及工作电源开关进行闭合，待工作稳定后再对变频电源主回路开关进行闭合，其中保护电压通常是试验电压的1.1-1.2倍之间。

（５）根据规定升压速度标准均匀进行升压，调整电压调节旋钮，使输出电压值为试验电压值的３％一５％之问，从而控制系统频率，并对励磁电压值以及试验电压值做好观察记录。如果满足励磁电压最小值而试验电压最大值的条件，此时的频率即为系统谐振频率。

（６）发生谐振以后，根据要求将电压调节到符合试验电压要求，期间做好高压回路监视工作，确保被试品无异常，达到试验规定时间以后把电压归零，再切断主回路的、控制回路的以及电源的开关，切断试验电源开关，做好放电工作后结束试验 。

５、注意事项

（１）使用谐振高压试验设备之前应认真阅读说明书 ，同时反复做好操作训练工作。

（２）试验操作要求２人 以上，并严格遵守高压试验相关安全操作要求。

（３）试验操作应严格执行国家相关标准及规程，以确保试验安全准确 。

（４）连接线千万不可错接 ，尤其接地线必须正确以免损坏试验装置。

（５）试验电源容量要求达到试验要求标准 。

（６）高压引线应使用较短的大直径金属软管，以达到提高Ｑ值和降低电晕损失的目的。

（７）确保试验装置过流和过压保护的灵敏可靠，并在励磁变高压侧安装上避雷装置 。

（８）谐振频率调整时应为低 电压下进行，再进行升压试验操作。

（９）选择干燥天气进行试验 ，以够湿度影响品质因数 。

 

６、结果分析

（１）如果试验未发生破坏性放电现象 ，即可确定耐压试验成功。　

（２）如果升压、耐压时发生电压表指针大幅度摆动和电流表指示大幅度增加现象，电压 以上升趋势调节电流上升或者电压不变、下降现象 ，以及被试品出现冒烟、焦臭、燃烧、有击穿声响、放电等现象时，要求立 即停止升压操作，待降压停电以后找出具体原因。如果确认绝缘部分出现问题，即可确定耐压试验失败。如果确认是因空气湿度、表面脏污等造成的，可在处理后继续试验 。

（３）如果被试品是有机绝缘材料，进行试验以后立即触摸表面，如果出现普遍或者局部发热监测、保护和控制等多种 性能。通常有变频控制器分 为控制台式现象，可能存在绝缘不良问题，应处理后再行试验 。