諧振耐壓試驗(yàn)是通過在回路頻率f=1/2π√LC時(shí),回路產(chǎn)生諧振,輸出輸出電壓使試品電壓達(dá)到試驗(yàn)值,來驗(yàn)證被測(cè)物品的耐壓試驗(yàn)。
串聯(lián)諧振在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中,電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調(diào)節(jié)電路元件(L或C)的參數(shù)或電源頻率,可以使它們位相相同,整個(gè)電路呈現(xiàn)為純電阻性。電路達(dá)到這種狀態(tài)稱之為諧振。在諧振狀態(tài)下,電路的總阻抗達(dá)到極值或近似達(dá)到極值。研究諧振的目的就是要認(rèn)識(shí)這種客觀現(xiàn)象,并在科學(xué)和應(yīng)用技術(shù)上充分利用諧振的特征,同時(shí)又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危害。按電路聯(lián)接的不同,有串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振兩種。在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi),當(dāng)容抗XC與感抗XL相等時(shí),即XC=XL,電路中的電壓U與電流I的相位相同,電路呈現(xiàn)純電阻性,這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振(也稱為電壓諧振)。當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí),電路的阻抗Z=√R2+XC-XL2=R,電路中總阻抗小,電流將達(dá)到大值。
變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備不同于一般通用的試驗(yàn)儀器,大的特點(diǎn)是同一套設(shè)備可以用于不同電氣設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)如交聯(lián)電纜、變壓器、GIS、電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)等,除了本選型目錄給出系列典型常用型號(hào)供用戶選擇外,通常需要根據(jù)用戶的試品范圍和試驗(yàn)要求進(jìn)行配置方案的設(shè)計(jì),滿足不同地區(qū)、不同用戶、不同試品的試驗(yàn)要求。
電力設(shè)備在運(yùn)行中,絕緣長期受著電場、溫度和機(jī)械振動(dòng)的作用會(huì)逐漸發(fā)生劣化,其中包括整體劣化和部分劣化,形成缺陷。此外,由于交流耐壓試驗(yàn)電壓一般比運(yùn)行電壓高,因此通過試驗(yàn)后,設(shè)備有較大的安全裕度,因此交流耐壓試驗(yàn)是電力設(shè)備安全運(yùn)行的一種重要手段。
國外有些廠家設(shè)計(jì)串聯(lián)諧用電抗器,在特殊情況下也有采用低頻率為25Hz或20Hz的。當(dāng)然頻率愈低,被試電纜的長度(電容量)可增大。但是電抗器鐵心因此放大,使重量增加。個(gè)別資料顯示,1-300Hz的交流試驗(yàn)也具有與工頻交流試驗(yàn)的等效性,這說明實(shí)際應(yīng)用中頻率下限有可能取得更低,例如小于20Hz甚至到0.1Hz也是可行的。進(jìn)一步表明在這樣的頻率范圍內(nèi),絕緣內(nèi)部各介質(zhì)的電壓分布及介質(zhì)特性仍基本相同。
認(rèn)為工頻電力電纜的試驗(yàn)電壓也是工頻,這是趨于比較保守的觀點(diǎn)。針對(duì)此問題應(yīng)該著重說明交接和預(yù)防性試驗(yàn)的目的在于發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的能力來定的。在不同的頻率下只要絕緣內(nèi)部介質(zhì)電壓分布相同,又有基本相同的檢出絕緣故障的能力,就能達(dá)到試驗(yàn)的目的。因此即使選用比工頻范圍更寬的頻率也是可以接受的。在90年代中期為了選擇適當(dāng)?shù)慕涣髂蛪涸囼?yàn)的頻率范圍,做了大量、仔細(xì)的基礎(chǔ)研究工作。得出頻率在30-300Hz范圍內(nèi),橡塑電纜內(nèi)部幾種典型絕緣缺陷的擊穿特性沒有明顯差別。分析形成這種在不同頻率下良好的擊穿特性,主要原因是優(yōu)良的同軸絕緣結(jié)構(gòu),單一的絕緣介質(zhì),材質(zhì)相對(duì)純潔、電場分布合理、規(guī)則。因此,在不同頻率下結(jié)構(gòu)內(nèi)部電壓分布相同,形成寬頻率范圍試驗(yàn)的條件。油紙絕緣電纜一直采用頻率等于零的直流電壓進(jìn)行耐壓試驗(yàn),其實(shí)際效果很好,數(shù)十年來未受到置疑。