高壓試驗(yàn)中串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的原理分析與應(yīng)用思考

田平++雷長沂++周銘標(biāo)

摘 要：電力系統(tǒng)使用高壓設(shè)備之前，都需要進(jìn)行一定的高壓試驗(yàn)，以此來檢驗(yàn)設(shè)備是否具備一定的可靠性和安全性，因此，如果高壓設(shè)備出現(xiàn)故障會很大程度上影響國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，所以，本文主要分析了高壓試驗(yàn)中串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的基本原理、特點(diǎn)、應(yīng)用以及相關(guān)注意問題。

關(guān)鍵詞：高壓試驗(yàn)；串聯(lián)諧振；試驗(yàn)裝置；原理

最有效、最直接、最嚴(yán)格的電力系統(tǒng)交接預(yù)防實(shí)驗(yàn)中檢驗(yàn)絕緣強(qiáng)度的方式就是高壓試驗(yàn)，是完善電力系統(tǒng)高壓輸電線路建設(shè)中研制高壓設(shè)備、研究高壓試驗(yàn)以及考核高壓設(shè)備的主要手段和前提。電力系統(tǒng)最基本的任務(wù)實(shí)際上就是需要保障系統(tǒng)設(shè)備可以可靠安全的運(yùn)行，確保設(shè)備具有高強(qiáng)度的絕緣性，從而阻止出現(xiàn)設(shè)備故障或者事故，以便于有效降低系統(tǒng)正常運(yùn)行帶來的影響以及經(jīng)濟(jì)損失，因此，在長期使用電氣設(shè)備的時(shí)候，需要保證設(shè)備具有高度可靠性和安全性，高壓試驗(yàn)最常用的兩種耐壓設(shè)備就是交流試驗(yàn)變壓器和串聯(lián)諧振裝置，在進(jìn)行高壓耐壓試驗(yàn)的過程中，交流試驗(yàn)變壓器會需要很大容量，此外，設(shè)備相對比較笨重，不能充分滿足實(shí)際需求。串聯(lián)諧振裝置具有電壓小、容量小的特點(diǎn)，比較適合使用在高壓試驗(yàn)中。

一、聯(lián)諧振裝置的基本原理

在相應(yīng)特定條件下，電路中具有一定線性儲能元件，但是不具備相應(yīng)獨(dú)立點(diǎn)，并且可以在網(wǎng)絡(luò)二端口形成電阻性，也就是形成同相位電流電壓的現(xiàn)象，上述現(xiàn)象被稱作電路諧振現(xiàn)象，實(shí)際上，電路的諧振現(xiàn)象主要就是說穩(wěn)態(tài)正弦電路中出現(xiàn)特殊現(xiàn)象，以此聯(lián)諧振設(shè)備主要就是依據(jù)諧振電抗器的容性和電感來達(dá)到促使設(shè)備具備串聯(lián)諧振的目的，利用以上形式可以在高壓試驗(yàn)中得到需要的電壓。如果線路出現(xiàn)串聯(lián)諧振，Xl-Xe、Ue-U/RXl-U/RXe，其中，Xe是回路彎抗、Xl回路感抗、Ue是試品承受電壓、U是勵(lì)磁電壓。建設(shè)回路品質(zhì)因數(shù)是Q，那么可表示為Qu-Qe?？梢园l(fā)現(xiàn)，被測設(shè)備上得到Q倍勵(lì)磁電壓的測量電壓，如果同時(shí)也具備Q倍的試驗(yàn)電源容量被測容量，以此就達(dá)到利用小容量變壓器來交流耐壓試驗(yàn)大容量設(shè)備的目的，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)具備兩中調(diào)諧方式，包括調(diào)頻式調(diào)諧和調(diào)感式調(diào)諧。利用電抗器可調(diào)節(jié)鐵芯氣隙來有效改變電感量，保證具有工頻諧振情況的電路回路，但是也會存在一定問題，例如，設(shè)備沉重，噪音大、難以搬運(yùn)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等，如果使用調(diào)感式調(diào)諧，利用固定電感來有效調(diào)節(jié)頻率，保證達(dá)到諧振狀態(tài)，這種方式存在品質(zhì)高、重量輕、體積小、以及使用方便等特點(diǎn)[1]。

二、高壓試驗(yàn)中串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置應(yīng)用

（一）應(yīng)用在發(fā)電機(jī)交流耐高壓試驗(yàn)

發(fā)電機(jī)定子繞組具有一定程度的對地電容量的時(shí)候，如果400Mw發(fā)電機(jī)定子繞組具有1.7～2.5μF的對地電容量，此時(shí)進(jìn)行耐高壓實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，具備25～35A的電容電流，會具備數(shù)千kVA的設(shè)備容量，但如果使用一般的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，設(shè)備具備難以搬運(yùn)、設(shè)備笨重、不方便使用等特點(diǎn)，如果實(shí)驗(yàn)時(shí)候使用的大容量常規(guī)設(shè)備，在擊穿發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣的時(shí)候，會出現(xiàn)電流增大、故障點(diǎn)短路、燒毀設(shè)備鐵芯的問題，以此會帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失，為了可以完全符合實(shí)際電壓頻率需求，目前基本上在進(jìn)行高壓試驗(yàn)中串聯(lián)諧振試驗(yàn)的過程中使用還是傳統(tǒng)的調(diào)感設(shè)備，利用改變鐵芯氣隙來改變工頻的目的。

（二）應(yīng)用在電纜試驗(yàn)中

現(xiàn)階段，大部分城鎮(zhèn)電力輸電網(wǎng)絡(luò)中，大量使用的都是電纜，并且會時(shí)常發(fā)生不可避免的設(shè)備故障，為了可以保障電力系統(tǒng)正常安全運(yùn)行，保證人們具有穩(wěn)定的生活用電，國家電網(wǎng)公司逐漸出臺有關(guān)交接電纜的新規(guī)定，并且利用交流耐高壓實(shí)驗(yàn)方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流耐高壓實(shí)驗(yàn)方式，可以在一定程度上降低積累效應(yīng)造成的損害，依據(jù)電阻率分布直流電場強(qiáng)度，會受到溫度、濕度影響電阻率、耐高壓串聯(lián)諧振干擾的時(shí)候，需要充分考慮出現(xiàn)影響的相關(guān)因素。在具有高強(qiáng)度的直流耐高壓實(shí)驗(yàn)中，不能很好的檢測由于自身因素出現(xiàn)的問題，主要就是因?yàn)橹绷麟妷菏秩菀滓饍?nèi)部聚集空間電荷的現(xiàn)象，疊加上述現(xiàn)象以后，會大幅度增加局部電場能量，并且形成了絕緣弱點(diǎn)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，很有可能擊穿絕緣，導(dǎo)致事故發(fā)生，所以，應(yīng)用高壓試驗(yàn)中串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置，需要廣泛利用變頻諧振設(shè)備[2]。

（三）GIS交流耐壓試驗(yàn)的應(yīng)用

GIS氣體絕緣開關(guān)設(shè)備主要就是有機(jī)組合隔離開關(guān)、避雷器、電壓互感器、斷路器電流互感器，然后通過SE6氣體絕緣設(shè)備。GIS氣體絕緣開關(guān)主要通過2～18個(gè)間隔構(gòu)成，并且每一段間隔都存在一個(gè)電容器，在實(shí)施耐高壓實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，類似于對電容實(shí)施耐壓試驗(yàn)。某變電站具有GIS是220kV屬于雙母線單母聯(lián)接線，包括4個(gè)220kV出線間隔、2個(gè)PT間隔、1個(gè)母聯(lián)間隔、1個(gè)主變進(jìn)線間隔，PT間隔主要由母線電壓互感器、母線避雷器構(gòu)成，母線避雷器兡用來實(shí)施交流耐壓試驗(yàn)，所以，在實(shí)施耐壓試驗(yàn)之前，不需要安裝一定的避雷針，需要完成耐壓試驗(yàn)以后在進(jìn)行安裝。母線電壓互感器的交流耐壓試驗(yàn)依據(jù)相關(guān)規(guī)定需要不小于100Hz，如果對所有設(shè)備都實(shí)施耐壓試驗(yàn)，需要很大容量，并且不低于100Hz試驗(yàn)頻率，會限制試壓設(shè)備和條件，早期設(shè)備都沒有進(jìn)行正規(guī)嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)，因此，具有非常高的發(fā)生事故概率，所以，在安裝設(shè)備的時(shí)候，需要進(jìn)行一定實(shí)驗(yàn)，保證可以可靠、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行絕緣設(shè)備。

三、高壓試驗(yàn)中使用串聯(lián)諧振裝置注意事項(xiàng)

諧振電源設(shè)備都需要進(jìn)行一定的高壓試驗(yàn)，因此，需要專業(yè)操作人員進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)，并且在正式實(shí)施高壓實(shí)驗(yàn)以前，需要充分了解和掌握相關(guān)使用說明書，反復(fù)多次以后才可以實(shí)施實(shí)驗(yàn)，一般情況下，不應(yīng)該少于兩人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在進(jìn)行高壓實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，需要嚴(yán)格遵守相關(guān)安全作業(yè)規(guī)范，此外，也應(yīng)該遵守國家相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施操作，以便于保證高壓實(shí)驗(yàn)的整體正確性和安全性，在高壓試驗(yàn)過程中使用串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置，不能接錯(cuò)連接線，特別是不可以接錯(cuò)接地線，否則很有可能損壞設(shè)備。在利用串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置進(jìn)行高壓試驗(yàn)的時(shí)候，一般輸出的都是高電壓，甚至是超高壓，必須可靠接地，需要時(shí)刻注意具備一定安全距離。串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置主要使用的就是被測試設(shè)備和諧振電抗器形成高壓。進(jìn)行現(xiàn)場測試的過程中，如果安裝設(shè)備的過程中不能夠依據(jù)實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)來形成高壓的時(shí)候，需要及時(shí)分析相關(guān)原因，并且查看是否接通回路[3]。

四、結(jié)束語

總而言之，串聯(lián)諧振裝置因?yàn)榫哂兄亓枯p、容量下、體積小等特點(diǎn)，可以充分滿足高壓試驗(yàn)的實(shí)際需求，并且廣泛應(yīng)用在GIS設(shè)備、電纜試驗(yàn)中，高壓試驗(yàn)串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置可以在一定程度上改變以往設(shè)備存在的不足的問題，還可以降低工作量，從未有效提高工作效率，保證系統(tǒng)安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 范磊，徐振磊.串聯(lián)諧振裝置在電力高壓試驗(yàn)中的運(yùn)用研究[J].低碳世界，2015（3）：47-47，48.

[2] 商文劍.電纜高壓試驗(yàn)中變頻串聯(lián)諧振技術(shù)的應(yīng)用解析[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)（下半月），2015（4）：42-43.

[3] 陳天亮.對當(dāng)前電纜高壓試驗(yàn)中變頻串聯(lián)諧振技術(shù)應(yīng)用的探討[J].城市建設(shè)，2012（33）：221.