串聯(lián)諧振技術(shù)應(yīng)用

柳榮

（攀鋼集團海綿鈦分公司，四川 攀枝花 617000）

串聯(lián)諧振技術(shù)應(yīng)用

柳榮

（攀鋼集團海綿鈦分公司，四川 攀枝花 617000）

針對攀鋼建設(shè)規(guī)模的擴大，生產(chǎn)中的電力變壓器容量和電壓等級的提高，采用傳統(tǒng)的試驗方法不能滿足其要求，故采用串聯(lián)諧振試驗新技術(shù)，滿足了其試驗要求，取得了較好的經(jīng)濟效益。

變壓器；串聯(lián)諧振；品質(zhì)因數(shù)；阻抗

對于大型發(fā)電機、變壓器、GIS(氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備)、交聯(lián)電纜等電容量較大的被試品的交流耐壓試驗，需要大容量的試驗變壓器和調(diào)壓器。工作現(xiàn)場經(jīng)常難以辦到，即使有試驗設(shè)備也需動用大型汽車、吊車等，費時費力。故可以根據(jù)具體情況采用串聯(lián)諧振的方法來進(jìn)行現(xiàn)場試驗。串聯(lián)諧振可以通過調(diào)節(jié)電感來實現(xiàn)，也可以通過調(diào)節(jié)頻率或電容來實現(xiàn)。但該試驗一般是針對現(xiàn)場大電容設(shè)備進(jìn)行的，因而電容是確定的，一般采用調(diào)節(jié)電感或調(diào)節(jié)頻率來產(chǎn)生諧振，使被試品獲得高電壓。

1 串聯(lián)諧振的基本原理

圖1

2 串聯(lián)諧振在實際中的應(yīng)用

在現(xiàn)場試驗中串聯(lián)諧振接線如圖2所示。

圖2

在工作實際中我們用到的串聯(lián)諧振設(shè)備是成都三和偉業(yè)電力設(shè)備有限公司生產(chǎn)的BPS-300KVar/45*6自動調(diào)頻串聯(lián)諧系統(tǒng)。該系統(tǒng)由變頻控制箱、勵磁變壓器、電抗器和電容分析器組成，利用電抗器和試品電容串聯(lián)組成LC諧振回路，通過調(diào)節(jié)輸出頻率，找到諧振點在被試品上獲得較高試驗電壓，它是用小容量低電壓的電源獲得高電壓大容量的輸出（表1、2）。

在實際中，可根據(jù)被試品的對地電容量的大小對高壓電抗器進(jìn)行不同的串并聯(lián)的組合以獲得最佳的諧振頻率45～65Hz(因為比較接近工頻)。

勵磁變壓器為單相少油全封閉自冷式結(jié)構(gòu)，采用美國阻燃β油（絕緣耐熱等級H級），它集中了干式及多油式變壓器的優(yōu)點于一身，去掉了二者的缺點，具有小巧輕便、免維護(hù)、高可靠等優(yōu)點。其高低壓繞組及鐵芯間均設(shè)有靜電屏蔽層，既作為勵磁變壓器，又可作為隔離變壓器，內(nèi)置過壓保護(hù)，防止擊穿反擊。

表1 該成套設(shè)備的一些主要技術(shù)指標(biāo)

勵磁變壓器抽頭的選擇：勵磁變壓器輸出抽頭共4檔，600V抽頭專供10kV電纜耐壓試驗用；2000V檔位專供35kV電纜耐壓試驗用。一般試驗時先使用較低電壓的檔位。當(dāng)回路Q值較低時，使用較低檔位升不到試驗電壓時，可使用較高檔位使試驗電壓升到被試品所需的交流耐壓值。勵磁變壓器輸入抽頭為2檔，一般選擇250V檔位來試驗，當(dāng)回路Q值較低時，使用250V檔位升不到試驗電壓時，除了可以在輸出端調(diào)整檔位，還可以降低輸入端的檔位，即選擇200V檔位，使試驗電壓升到被試品所需的交流耐壓值。

2010年我們部門負(fù)責(zé)對攀鋼礦業(yè)公司白馬選礦廠田家村110kV變電所主變進(jìn)行交流耐壓試驗。

根據(jù)GB50150-2006，110kV繞組交接耐壓標(biāo)準(zhǔn)為160kV，35kV繞組交接耐壓標(biāo)準(zhǔn)為68kV，10kV 繞組交接耐壓標(biāo)準(zhǔn)為28kV。

當(dāng)用傳統(tǒng)方法對110kV繞組進(jìn)行交流耐壓時，I=UωC=160×103314×19630×10-12= 0.99A，至少需要的試驗變壓器容量S=U·I =0.99×160=158.4kVA,而要做成這么大容量的試驗變壓器體積是很大的，工藝比較復(fù)雜，運輸也極其不方便。故傳統(tǒng)方法在這種情況下不適用。

當(dāng)用串聯(lián)諧振方法時，根據(jù)諧振頻率范圍45Hz160kV滿足要求。

這樣3個電壓等級的繞組用串聯(lián)諧振的方法按標(biāo)準(zhǔn)都完成了交流耐壓試驗任務(wù)。經(jīng)過此種方法在工作實際中的應(yīng)用，我們可以發(fā)現(xiàn)這種試驗方法有以下優(yōu)點：

（1）所需勵磁變及調(diào)壓器的容量可以大大減少。利用高諧振電抗器和被試品進(jìn)行諧振產(chǎn)生高電壓在整個試驗中勵磁變只需提供系統(tǒng)中所需要消耗的有功部分。

（2）設(shè)備的重量和體積放大大減小。減少制造工藝的復(fù)雜性。交通運輸方便，便于進(jìn)行現(xiàn)場交流耐壓工作，比較實用。

不會出現(xiàn)恢復(fù)過電壓。被試品發(fā)生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓立即消失，電弧即可熄滅，不會出現(xiàn)任何恢復(fù)過電壓。

（3）防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯(lián)諧振狀態(tài)，當(dāng)被試品的絕緣弱點被擊穿時，電流立即脫離諧振狀態(tài)，回路電流立即下降。而傳統(tǒng)試驗方法進(jìn)行交流耐壓試驗時，立即上升幾十倍，兩者進(jìn)行比較，短路電流相差很大。故串聯(lián)諧振試驗方法能有效找到試驗弱點，而又不會出現(xiàn)大的短路電流燒傷故障點的情況。

根據(jù)國標(biāo)《GB50150-2006》電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)，交流耐壓比直流耐壓更接近實際，更能發(fā)現(xiàn)被試品的絕緣薄弱點，故以后的交流耐壓試驗逐漸取代直流耐壓試驗，成為主流方向。

表2 高壓電抗器的參數(shù)

[1]李建明、朱康.高壓電氣設(shè)備試驗方法.四川省電力試驗研究院[M].中國電力出版社，2001，8.

[2]郭中禮、于日浩.高壓電工實用技術(shù).北京供電企業(yè)管理協(xié)會[M].機械工業(yè)出版社.1995.8.

[3]曹建忠.電氣試驗.中國電機工程學(xué)會城市供電專業(yè)委員會[M].中國電力出版社，2005.9.

[4]胡翔駿.電路分析第2版[M].高等教育出版社，2007.1.

[5]中國電力企業(yè)聯(lián)合會.GB50150-2006.電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)[M].中國計劃出版社，2006.6.

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1671-0711（2017）05（下）-0089-02