串联谐振变频电源浅析

技术背景

  随着电力事业的不断发展，变压器、发电机、断路器、GIS、110kV及220kV交联聚乙烯电缆等高压电力设备的应用越来越广泛。根据《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》(GB50150-91)和《电力设备预防性试验规程》(DL/T096-1996)的要求，此类高压电力设备的安装验收和年度检修中，均需进行交流耐压试验项目。

交流耐压试验电源主要有以下三种方式产生:

  (1) 变压器式：带补偿电抗器的传统试验变压器，工频。

  (2) 调感式：可调电感式谐振系统，工频。

  (3) 调频式：固定电抗器谐振系统，通过变频器将一可调频电压加到试品上，改变频率以达到谐振。

  谐振耐压试验方法是通过改变试验系统的电感量和试验频率，使回路处于谐振状态，这样试验回路中试品上的大部分容性电流与电抗器上的感性电流相抵消，电源供给的能量仅为回路中消耗的用功功率，为试品容量的1/Q(Q为系统的谐振倍数);因此试验电源的容量在降低，重量大大减轻。谐振耐压试验系统按调节方式分为调感式和调频式两种。

  可调电感型谐振试验系统可以满足耐压要求，但由于重量大，可移动性差，主要用于试验室。变频串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容实现谐振，在被试品上获得高电压，是当前高电压试验的一种新的方法与潮流，在国内外已经得到广泛的应用。

  变频串联谐振是谐振式电流滤波电路，能改善电源波形畸变，获得较好的正弦电压波形，有效防止谐波峰值对被试品的误击穿。变频串联谐振工作在谐振状态，当被试品的绝缘点被击穿时，电流立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的数十分之一。发生闪络击穿时，因失去谐振条件，除短路电流立即下降外，高电压也立即消失，电弧即可熄灭。其恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压断开电源，所以适用于高电压、大容量的电力设备的绝缘耐压试验。