大容量串联谐振耐压设备分为高电压型和大电流型两大类。前者适用于GIS等超高电压的输变电设备;后者适用于大型发电机、电容器、电缆等大容量的设备。
目前国内大容量谐振耐压设备都是串联谐振器,这是因为:
(1)串联谐振电路实际上是一个基波电流的串联谐振滤波电路,通过滤波后几乎是完全正弦形的电流在被试电容(发电机)上压降的波形(试验电压波形)。当然是很好的正弦波,畸变率很低。
(2)发电机定子绕组绝缘发生击穿,可能烧伤定子铁芯。串联谐振电路在发生被试品击穿时,立即脱谐,相当于立即串入了一个大的限流电抗器,随着及穿的发生,电流立即下降为正常试验电流的1/Q(Q为试验回路品质因数,一般Q=10-50),可确保击穿后定子铁芯绝对安全。
(3)串联谐振和并联谐振一样,由于谐振将使无功功率得到全补偿,使电源容量和试验设备的容量降为实际试验容量的1/Q。
串联谐振试验适用于电缆、电容器和GIS等大容量试品的工频高压试验。
如图1所示,在供电变压器的二次侧附加了一个调谐电感,它和试品电容处于工频谐振状态,即ωL=1/ωC1,其中ω=2пf,f=50Hz。
流过高压回路的电流,在谐振状态时达到最大值,即
Imax=U2/r,式中r—高压回路等效电阻。
图1 串联谐振试验设备原理图
TA--调压器;L--调谐电感;Tf--供电变压器;C--试品电容
这种设备的优点是:1.波形畸变很小;2.供电变压器和调压器的容量小;3.被试品击穿时,谐振就自动停止,电压自动跌落。同时调谐电感的阻抗限制了短路电流。