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【摘 要】 简要介绍变频串并联谐振耐压试验的原理及过程分析，并对电力设备耐压试验时采用的变频串并联谐振耐压方式应用方式进行了总结。
【关键词】 电力设备;试验方法;谐振耐压试验
1 前言
交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度最有效和最直接的方法。
电力设备在运行中，绝缘长期受着电场、温度和机械振动的作用会逐渐发生劣化，其中包括整体劣化和部分劣化，形成缺陷。例如由于局部地方电场比较集中或者局部绝缘比较脆弱就存在局部的缺陷。各种预防性试验方法，各有所长，均能分别发现一些缺陷，反映出绝缘的状况，但其他试验方法的试验电压往往都低于电力设备的工作电压，作为安全运行的保证还不够有力。直流耐压试验虽然试验电压比较高，能发现一些绝缘的弱点，但是由于电力设备的绝缘大多数都是组合电介质，在直流电压的作用下，其电压是按电阻分布的，所以使用直流做试验就不一定能够发现交流电力设备在交流电场下的弱点，例如发电机的槽部缺陷在直流下就不易被发现。交流耐压试验符合电力设备在运行中所承受的电气状况，同时交流耐压试验电压一般比运行电压高，因此通过试验后，设备有较大的安全裕度，所以这种试验已成为保证安全运行的一个重要手段。
但是由于交流耐压试验所采用的试验电压比运行电压高得多，过高的电压会使绝缘介质损失增大、发热、放电，会加速绝缘缺陷的发展，因此，从某种意义上讲，交流耐压试验是一种破坏性试验。
在进行交流耐压试验前，必须预先进行各项非破坏性试验，如测量绝缘电阻、吸收比等，对各项试验结果进行综合分析，以决定该设备是否受潮或含有缺陷。若发现已存在问题，需预先进行处理，待缺陷消除后，方可进行交流耐压试验，以免在交流耐压试验过程中，发生绝缘击穿，扩大绝缘缺陷，延长检修时间，增加检修工作量
2 传统的交流耐压试验方法存在问题
2.1随着高压电气设备的容量增加，其对地电容值也随之增大，从而对试验电源和试验设备的容量有了很高的要求，这在现场很难满足。
2.2随着电气设备的电压等级提高，对试验电压的要求更高，从而对单个试验变压器其额定电压难以完成试验要求，而要求两台试变进行串级试验要求试验场地大且接线复杂。
2.3对与传统耐压方法中对试品的保护有球隙保护和过流保护，在试品击穿时过流保护动作不及时会在试验回路产生较大的短路电流，在过压时保护球隙动作会产生截波过电压，进一步损害试品的绝缘。
综上所述，在高压电器的绝缘试验中交流耐压试验对于反映设备绝缘缺陷有着重要的意义，改善现有的交流耐压试验方法和装置对进一步推广交流耐压试验，确保电网安全运行有着很大的实际意义。
3 变频串并联谐振耐压试验的应用原理及分析
变频串并联谐振耐压试验根据试验性质分为变频串联耐压试验、变频并联耐压试验和变频串并联耐压试验。
3.1变频串联耐压试验
3.1.1变频串联谐振原理
在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗与感抗相等时，即=，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时，电路的阻抗，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。
3.1.2串联谐振过程分析
原理图如下：
电路等效电阻
感抗=
容抗=
串联回路总阻抗
串联回路总电流
电容上的电压为
当=时，即
（Q为电路的品质因数）
此时，即为电路的谐振频率。
谐振时=，即=。当电路中电感与电容一定时，调节电源的频率即可使电路发生谐振。谐振电路的特点是只要频率合适，电源只需提供很低的电压即可使电感与电容两端产生很高的谐振电压，这就降低了对电源的要求。使得现场很容易实现。
谐振时视在功率为，即为电源需要提供的功率。
3.2变频并联耐压试验
3.2.1变频并联谐振原理
在电感和电容并联的电路中，当电容的大小恰恰使电路中的电压与电流同相位，即电源电能全部为电阻消耗，成为电阻电路时，叫作并联谐振。
3.2.2并联谐振过程分析
原理图如下：
电路等效总电阻
感抗=
容抗=
电路总阻抗
电路总电流
当=时，即
电流
此时，即为电路的谐振频率。
并联谐振是一种完全的补偿，电源无需提供无功功率，只提供电阻所需要的有功功率。谐振时，电路的总电流最小，而支路的电流往往大于电路的总电流，因此，并联谐振也称为电流谐振。并联谐振发生时虽然电源仍然需要提供很高的电压，但只需提供很小电流。这就降低了对电源容量的要求，使得现场很容易办到。
3.3变频串并联耐压试验
3.3.1变频传并联谐振原理
变频串并联谐振即把串联谐振与并联谐振组合应用在电路中，通过改变电路的频率，使電路发生谐振。
3.3.2串并联谐振过程分析
原理图如下：
电路等效总电阻
感抗
感抗
容抗
电路总阻抗
电路总电流
要使电路发生谐振，则令
此时即为谐振频率。
串并联谐振既可以通过其中的串联谐振使电容两端得到高电压，又可以通过其中的并联谐振降低对电源电流的要求。当电路发生串并联谐振时，只需低电压小电流的电源就可以提供给电容高电压、大电流。这就更进一步的降低了对电源的要求。
4 实际应用中各种谐振方法比较
实际应用中，各组件为：变频电源控制箱、励磁变压器、电抗器、电容分压器。变频电源的频率可调范围、励磁变压器的可输出电压与可输出容量、电抗器的电感与允许通过电流都将限制系统的性能。
由前文可知，变频串联谐振方式接线较简单、计算较方便，便于现场实施。此方法对励磁变压器输出电压要求不是很高，但对于励磁变压器的可输出容量有较高要求。当被试品电容量不是很大、需要电压较高时采用。
变频并联谐振方式与串联谐振方式有相似的特点，接线较简单、计算较方便，便于现场实施。此方法对励磁变压器输出电压要求较高，但对其可输出容量要求不高。当被试品电容量较大，但对电压要求不是很高时可采用并联谐振方法。
但有的设备对电容量大，且要求很高的电压。这就对励磁变压器提出了更高的要求。这时就必须采用变频串并联谐振方式，此方法输出电压高，且对励磁变压器要求较低，但接线复杂，计算困难。只有在串联谐振与并联谐振都不能满足要求时使用。
各种谐振方法各有优缺点，实际应用中情况十分复杂，这就要求各应用人员根据实际情况做相应调整，自己选择适合现场条件的方法采用。
参考文献：
[1]肖定娱，李鲁青，梁松等.电气试验（第二版）
【关键词】 电力设备;试验方法;谐振耐压试验
1 前言
交流耐压试验是鉴定电力设备绝缘强度最有效和最直接的方法。
电力设备在运行中，绝缘长期受着电场、温度和机械振动的作用会逐渐发生劣化，其中包括整体劣化和部分劣化，形成缺陷。例如由于局部地方电场比较集中或者局部绝缘比较脆弱就存在局部的缺陷。各种预防性试验方法，各有所长，均能分别发现一些缺陷，反映出绝缘的状况，但其他试验方法的试验电压往往都低于电力设备的工作电压，作为安全运行的保证还不够有力。直流耐压试验虽然试验电压比较高，能发现一些绝缘的弱点，但是由于电力设备的绝缘大多数都是组合电介质，在直流电压的作用下，其电压是按电阻分布的，所以使用直流做试验就不一定能够发现交流电力设备在交流电场下的弱点，例如发电机的槽部缺陷在直流下就不易被发现。交流耐压试验符合电力设备在运行中所承受的电气状况，同时交流耐压试验电压一般比运行电压高，因此通过试验后，设备有较大的安全裕度，所以这种试验已成为保证安全运行的一个重要手段。
但是由于交流耐压试验所采用的试验电压比运行电压高得多，过高的电压会使绝缘介质损失增大、发热、放电，会加速绝缘缺陷的发展，因此，从某种意义上讲，交流耐压试验是一种破坏性试验。
在进行交流耐压试验前，必须预先进行各项非破坏性试验，如测量绝缘电阻、吸收比等，对各项试验结果进行综合分析，以决定该设备是否受潮或含有缺陷。若发现已存在问题，需预先进行处理，待缺陷消除后，方可进行交流耐压试验，以免在交流耐压试验过程中，发生绝缘击穿，扩大绝缘缺陷，延长检修时间，增加检修工作量
2 传统的交流耐压试验方法存在问题
2.1随着高压电气设备的容量增加，其对地电容值也随之增大，从而对试验电源和试验设备的容量有了很高的要求，这在现场很难满足。
2.2随着电气设备的电压等级提高，对试验电压的要求更高，从而对单个试验变压器其额定电压难以完成试验要求，而要求两台试变进行串级试验要求试验场地大且接线复杂。
2.3对与传统耐压方法中对试品的保护有球隙保护和过流保护，在试品击穿时过流保护动作不及时会在试验回路产生较大的短路电流，在过压时保护球隙动作会产生截波过电压，进一步损害试品的绝缘。
综上所述，在高压电器的绝缘试验中交流耐压试验对于反映设备绝缘缺陷有着重要的意义，改善现有的交流耐压试验方法和装置对进一步推广交流耐压试验，确保电网安全运行有着很大的实际意义。
3 变频串并联谐振耐压试验的应用原理及分析
变频串并联谐振耐压试验根据试验性质分为变频串联耐压试验、变频并联耐压试验和变频串并联耐压试验。
3.1变频串联耐压试验
3.1.1变频串联谐振原理
在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗与感抗相等时，即=，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时，电路的阻抗，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。
3.1.2串联谐振过程分析
原理图如下：
电路等效电阻
感抗=
容抗=
串联回路总阻抗
串联回路总电流
电容上的电压为
当=时，即
（Q为电路的品质因数）
此时，即为电路的谐振频率。
谐振时=，即=。当电路中电感与电容一定时，调节电源的频率即可使电路发生谐振。谐振电路的特点是只要频率合适，电源只需提供很低的电压即可使电感与电容两端产生很高的谐振电压，这就降低了对电源的要求。使得现场很容易实现。
谐振时视在功率为，即为电源需要提供的功率。
3.2变频并联耐压试验
3.2.1变频并联谐振原理
在电感和电容并联的电路中，当电容的大小恰恰使电路中的电压与电流同相位，即电源电能全部为电阻消耗，成为电阻电路时，叫作并联谐振。
3.2.2并联谐振过程分析
原理图如下：
电路等效总电阻
感抗=
容抗=
电路总阻抗
电路总电流
当=时，即
电流
此时，即为电路的谐振频率。
并联谐振是一种完全的补偿，电源无需提供无功功率，只提供电阻所需要的有功功率。谐振时，电路的总电流最小，而支路的电流往往大于电路的总电流，因此，并联谐振也称为电流谐振。并联谐振发生时虽然电源仍然需要提供很高的电压，但只需提供很小电流。这就降低了对电源容量的要求，使得现场很容易办到。
3.3变频串并联耐压试验
3.3.1变频传并联谐振原理
变频串并联谐振即把串联谐振与并联谐振组合应用在电路中，通过改变电路的频率，使電路发生谐振。
3.3.2串并联谐振过程分析
原理图如下：
电路等效总电阻
感抗
感抗
容抗
电路总阻抗
电路总电流
要使电路发生谐振，则令
此时即为谐振频率。
串并联谐振既可以通过其中的串联谐振使电容两端得到高电压，又可以通过其中的并联谐振降低对电源电流的要求。当电路发生串并联谐振时，只需低电压小电流的电源就可以提供给电容高电压、大电流。这就更进一步的降低了对电源的要求。
4 实际应用中各种谐振方法比较
实际应用中，各组件为：变频电源控制箱、励磁变压器、电抗器、电容分压器。变频电源的频率可调范围、励磁变压器的可输出电压与可输出容量、电抗器的电感与允许通过电流都将限制系统的性能。
由前文可知，变频串联谐振方式接线较简单、计算较方便，便于现场实施。此方法对励磁变压器输出电压要求不是很高，但对于励磁变压器的可输出容量有较高要求。当被试品电容量不是很大、需要电压较高时采用。
变频并联谐振方式与串联谐振方式有相似的特点，接线较简单、计算较方便，便于现场实施。此方法对励磁变压器输出电压要求较高，但对其可输出容量要求不高。当被试品电容量较大，但对电压要求不是很高时可采用并联谐振方法。
但有的设备对电容量大，且要求很高的电压。这就对励磁变压器提出了更高的要求。这时就必须采用变频串并联谐振方式，此方法输出电压高，且对励磁变压器要求较低，但接线复杂，计算困难。只有在串联谐振与并联谐振都不能满足要求时使用。
各种谐振方法各有优缺点，实际应用中情况十分复杂，这就要求各应用人员根据实际情况做相应调整，自己选择适合现场条件的方法采用。
参考文献：
[1]肖定娱，李鲁青，梁松等.电气试验（第二版）