變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在真空斷路器耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用

摘要：本文通過分析山鋁35KV南變改造項(xiàng)目中，變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置在35KV真空斷路器耐壓試驗(yàn)中發(fā)生的問題，論述了變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置與傳統(tǒng)工頻耐壓試驗(yàn)裝置的異同，及在試驗(yàn)中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：變頻串聯(lián)諧振 工頻耐壓試驗(yàn) 真空斷路器

中圖分類號(hào)：TM132 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼；A 文章編號(hào)國(guó)：1674-098X（2012）09（c）-0101-01＼

1 35kV真空斷路器利用變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置進(jìn)行耐壓試驗(yàn)的過程

本項(xiàng)目新上的KYN61-40.5kV高壓配電柜中，有10臺(tái)手車上裝有真空斷路器。根據(jù)GB50150《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的要求，真空斷路器必須進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。對(duì)于35kV真空斷路器的耐壓試驗(yàn)，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)較少，對(duì)我們來說還是第一次。為了慎重起見，我們要求施工單位首先先在部分?jǐn)嗦菲魃线M(jìn)行試打。真空斷路器的耐壓試驗(yàn)需要在分閘和合閘狀態(tài)下分別測(cè)試對(duì)地、相間及斷口耐壓。查閱GB50150《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》斷口耐壓的試驗(yàn)電壓值并未直接給出，只是說明“當(dāng)在分閘狀態(tài)下進(jìn)行時(shí)，真空滅弧室斷口間的試驗(yàn)電壓應(yīng)按產(chǎn)品技術(shù)條件的規(guī)定，試驗(yàn)中不應(yīng)發(fā)生貫穿性放電”。為了進(jìn)一步明確試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)，我們參考了2008年版華北電力集團(tuán)公司的《電氣設(shè)備交接和預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》，規(guī)程規(guī)定35kV真空斷路器出場(chǎng)試驗(yàn)電壓為95kV，交接試驗(yàn)電壓標(biāo)準(zhǔn)為85kV。確立了試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)后，施工單位按照試驗(yàn)裝置的說明書要求進(jìn)行接線后，即進(jìn)行試驗(yàn)，

被測(cè)的第一臺(tái)斷路器順利通過了對(duì)地及相間耐壓試驗(yàn)，但在測(cè)試斷口的時(shí)候發(fā)生了問題，根據(jù)規(guī)程要求交流耐壓試驗(yàn)時(shí)加至試驗(yàn)電壓后的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為1min。而第一個(gè)真空泡子斷口加壓至85kV后，只持續(xù)了不到10sec即發(fā)生放電，同時(shí)設(shè)備報(bào)告試驗(yàn)未通過。換第二個(gè)真空泡子后則剛剛加壓至85kV即放電，第三個(gè)真空泡子則直接加不到80kV。這個(gè)結(jié)果令我們很震驚，于是在換一臺(tái)斷路器繼續(xù)做，結(jié)果與第一臺(tái)差不多，不合格率100%。

2 試驗(yàn)結(jié)果的分析

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)我們對(duì)試驗(yàn)步驟和數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。經(jīng)檢查試驗(yàn)操作人員的試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)配置正確，接線無誤，線路壓接牢固，安全距離足夠，系統(tǒng)接地良好，升壓過程中采用自動(dòng)調(diào)諧、自動(dòng)升壓，諧振頻率和高壓電流均在正常范圍內(nèi)。系統(tǒng)放電時(shí)能聽到清脆的放電聲，但儀器無電流突變的顯示。該部分35kV配電設(shè)備是通過招投標(biāo)從正規(guī)廠家采購來的，真空泡子從生產(chǎn)廠家出廠時(shí)打過一次耐壓，在成套開關(guān)廠出廠時(shí)又打過一次耐壓，兩次耐壓試驗(yàn)資料齊全，試驗(yàn)結(jié)果合格（試驗(yàn)電壓95kV），而本次交接試驗(yàn)出現(xiàn)如此大范圍的不合格現(xiàn)象，不應(yīng)該是斷路器的質(zhì)量問題。

為了確認(rèn)這個(gè)看法，查出原因，我們又從他處借來一套工頻耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由接觸式調(diào)壓器及操作臺(tái)組成，經(jīng)過使用該裝置進(jìn)行試驗(yàn)，雖然實(shí)驗(yàn)過程中也發(fā)生了小的放電現(xiàn)象，但最終都通過了試驗(yàn)。兩套試驗(yàn)裝置，兩個(gè)截然不同的試驗(yàn)結(jié)果，到底信任哪一個(gè)，成為擺在我們面前的一個(gè)難題。

從試驗(yàn)原理來看，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置主要是利用了電路的串聯(lián)諧振原理，諧振是由電阻（R）、電感（L）、電容（C）元件組成的電路在一定條件下發(fā)生的一種現(xiàn)象。首先，我們來分析R、L、C串聯(lián)電路發(fā)生諧振的條件和諧振時(shí)電路的特性。在正弦電壓U作用下，其阻抗為：

當(dāng)時(shí)，電路阻抗Z（ωo）=R為純電阻。電壓和電流同相，我們將電路此時(shí)的工作狀態(tài)稱為諧振。

工程上常用特性阻抗與電阻的比值來表征諧振電路的性能，并稱此比值為串聯(lián)電路的品質(zhì)因數(shù)，品質(zhì)因數(shù)又稱共振系數(shù)，有時(shí)簡(jiǎn)稱為Q值。它是由電路參數(shù)R、L、C共同決定的一個(gè)無量綱的量。在電路Q值較高時(shí)，電感電壓和電容電壓的數(shù)值都將遠(yuǎn)大于外施電壓的值，所以串聯(lián)諧振又稱電壓諧振。而當(dāng)電路發(fā)生突變，比如發(fā)生了放電現(xiàn)象、發(fā)生變化或C及L變化時(shí)，就破壞了產(chǎn)生諧振的條件，那么是不是這個(gè)原因造成了串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)的失敗呢？

3 問題的解決

在對(duì)試驗(yàn)過程進(jìn)行分析的同時(shí)，我們把試驗(yàn)發(fā)生的相關(guān)問題分別反饋給了開關(guān)廠以及串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置廠家，兩家單位對(duì)此事均十分重視，第一時(shí)間派人到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)。通過向開關(guān)廠了解，在出廠前工頻耐壓試驗(yàn)合格無誤，經(jīng)過串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置廠家現(xiàn)場(chǎng)檢查，試驗(yàn)裝置各部件工作正常，未發(fā)生故障。此時(shí)我們決定把真空泡子從手車內(nèi)取出進(jìn)行試驗(yàn)，取出后發(fā)現(xiàn)真空泡子上布滿塵埃，將塵埃清理后再利用串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置進(jìn)行斷口耐壓試驗(yàn)，結(jié)果符合要求，另外換其他真空泡再做，同樣合格。如此一來情況就十分明了了。

在第一次串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)時(shí)，由于爬電距離較大，因此在相間和對(duì)地試驗(yàn)時(shí)均未發(fā)生問題，在斷口試驗(yàn)時(shí)，由于爬電距離減少加上真空泡子外部蒙塵，從而發(fā)生了輕微的外部放電現(xiàn)象，外部放電造成系統(tǒng)失諧，在試驗(yàn)裝置報(bào)高壓閃爍，再找不到其他問題時(shí)，自然判斷試驗(yàn)未通過。而第二次利用工頻耐壓試驗(yàn)裝置時(shí)，不存在失諧問題，當(dāng)發(fā)生輕微的外部放電時(shí)，系統(tǒng)仍能維持電壓，經(jīng)過放電電弧燒灼灰塵被清除，試驗(yàn)得以通過，第三次試驗(yàn)時(shí)由于引起放電的灰塵被清理，而真空泡子原本就沒有質(zhì)量問題，試驗(yàn)自然沒有問題。

4 結(jié)語

串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置的出現(xiàn)，主要是為了解決原有高壓工頻耐壓試驗(yàn)設(shè)備，體積大、重量沉，不能適應(yīng)現(xiàn)代試驗(yàn)體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)單的要求而發(fā)展起來的。在高電壓、大容量電氣設(shè)備及電力電纜的試驗(yàn)中，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)。而通過此次35kV真空斷路器的耐壓試驗(yàn)，我們認(rèn)為對(duì)于小于110kV電壓等級(jí)的小容量設(shè)備的耐壓試驗(yàn)，還是采用非串聯(lián)諧振的傳統(tǒng)工頻耐壓試驗(yàn)裝置為宜，畢竟其體積和重量有限，且在試驗(yàn)過程中表現(xiàn)的更加可靠。另外耐壓試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境十分重要，在粉塵大的環(huán)境下首先要對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行清理，否則對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響很大。