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串联谐振法对容性试品交流耐压试验的方法及参数计算

    


    2012年11月30号受红云红河烟草(集团)有限公司的委托,进行红云红河集团管理总部10kV变电站进行电缆试验。根据GB 50150-2006《电气装置安装工程 电气设备交接试验标准》中规定进行了电缆绝缘电阻试验和交流耐压试验。在进行交流耐压试验时试验方法与我之前从事的CVT试验升压虽然都是采用串联谐振升压方法,但是也有些许不同,下面简单说一下差异之处:

 

① 试验电压不同:CVT误差试验时,最高试验电压为额定电压1.05倍或1.2倍,而交流耐压试验电压更高可达2.5倍。

 

② 试验频率不同:CVT误差试验,对试验频率有严格要求,即频率范围为(49.5-50.5)Hz,而橡塑电缆交流耐压试验频率范围更广为(20-300)Hz之间。这主要因为CVT误差试验时频率会影响中间变压器的传变性能,从而影响整个CVT的误差。

 

③ 电压监测装置不同:CVT误差试验,其本身二次绕组输出电压,接入互感器校验仪可做监测电压用,而橡塑电缆耐压试验则采用专门的分压测量装置来监测电压。

 

④ 被试品不同:CVT作为被试品,一般其电容量都是固定值,比如说0.02、0.01、0.0075、0.005μF,而橡塑电缆电容量一般都是不固定的,而是跟电缆长度、绝缘介质等有关。

根据上述与之前CVT试验存在差异进行分析、总结交流耐压试验的原理以及举例说明橡塑电缆耐压试验的谐振电抗器选择匹配。

 

一、串联谐振原理简述

串联谐振是由R、L、C元件串联在电路中在一定条件下发生的一种特殊现象,其电路原理图如图1所示,我们按照图1来分析谐振发生的条件以及谐振时的电路特性。

1 串联谐振发生的条件

在R、L、C串联的电路中,在交流电压U的作用下,回路的复阻抗为;X为的函数,其变化趋势如图2所示,当时,X<0,电路呈容性;当时,X>0,电路呈感性;当时,, 此时的电路为纯阻性电路,电流和电压同相,电路此时的工作状态称为谐振,由于这种谐振是发生在R、L、C串联电路中的,所以称谓串联谐振。有公式,可知串联谐振发生条件为。由可得,串联谐振时。


2 串联谐振时电路特性

从上述4个公式可以得到以下结论:

㈠由①可知,电源施加全压全部落在回路电阻两端,回路呈纯阻性,回路电流与施加电压同相位。

㈡由②③可知,电感元件与电容元件两端电压大小相等、方向相反,把电感和电容看成一个组合元件的话,其端电压为0。

㈢电容电压落后于电源电压90°,电感电压超前于电源电压90°。

㈣由④可知,整个电路复阻抗虚部X为0,复阻抗的模最小,整个电路电流在谐振时刻最大。

㈤用②除以①可得,可以看出在电感或电容两端的电压是施加电压的倍,这也是串联谐振升压的基本原理。