變電站電氣設(shè)備串聯(lián)諧振耐壓現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)探討

徐嘉庚 帕茹克 王杰茗

摘要：電氣設(shè)備耐壓試驗(yàn)通常被列為電氣試驗(yàn)的關(guān)鍵工序，通過試驗(yàn)?zāi)芗皶r(shí)發(fā)現(xiàn)電氣設(shè)備由于制造、運(yùn)輸、安裝等過程中因各種因素造成絕緣性能劣化潛在性故障。根據(jù)《福建省電力有限公司電力設(shè)備交接及預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（試行Q/FJG10029.2-2004）》要求，變電站六氟化硫封閉式組合電氣、電流互感器、電力電纜等在交接試驗(yàn)中均應(yīng)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)?；诖?，本文主要對(duì)變電站電氣設(shè)備串聯(lián)諧振耐壓現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：變電站;電氣設(shè)備;串聯(lián)諧振;耐壓現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

1、試驗(yàn)特點(diǎn)

（1）傳統(tǒng)工頻條件下交流耐壓試驗(yàn)需要設(shè)備多且繁重，不方便使用和運(yùn)輸;串聯(lián)諧振耐壓需要設(shè)備少且輕便，便于在變電站內(nèi)移動(dòng)，從經(jīng)濟(jì)上講投入少，便于推廣。

（2）傳統(tǒng)工頻耐壓需要大容量的電流，需要專門配備工作電源;諧振耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)的電流為純阻性，試驗(yàn)電源無(wú)須向串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)額外提供無(wú)功功率，電源利用率高，變電站一般性檢修電源就能滿足要求。

（3）試品兩端的電壓為輸入電壓的Q倍。由于一般試驗(yàn)回路的Q值遠(yuǎn)大于1，因此串聯(lián)諧振電路具有明顯的電壓放大作用。

2、試驗(yàn)原理

LRC串聯(lián)電路如圖1所示.若交流電源US的電壓為U，角頻率為ω，各元件的阻抗分別為

則串聯(lián)電路的總阻抗為

串聯(lián)電路的電流為

式中電流有效值為

電流與電壓間的位相差為

它們都是頻率的函數(shù)，隨頻率的變化關(guān)系如圖2所示.

在發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，存在下列關(guān)系：

因此，諧振角頻率ω0和諧振頻率f0可分別由下式求得：

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)，用Q

表示，即：

當(dāng)發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)，被試品電壓可描述為：

由式（5）-（7）可知，對(duì)串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)來說，在諧振時(shí)：

（1）試驗(yàn)電流達(dá)到最大值，呈純阻性，由試驗(yàn)電壓和回路電阻唯一確定;

（2）試驗(yàn)電源的輸出功率為外部回路所消耗的純有功功率;

（3）試品兩端的電壓為輸入電壓的Q倍。由于一般試驗(yàn)回路的Q值遠(yuǎn)大于1，因此串聯(lián)諧振電路具有明顯的電壓放大作用;

（4）試品所消耗的視在功率為輸入功率的Q倍。也就是說，當(dāng)試品所需的試驗(yàn)功率一定時(shí)，試驗(yàn)電源的容量?jī)H為試品所消耗功率的1Q。

3、試驗(yàn)流程及操作要點(diǎn)

試驗(yàn)工藝流程包括：制訂試驗(yàn)方案→設(shè)備選取及運(yùn)輸→試驗(yàn)前準(zhǔn)備→試驗(yàn)接線→試驗(yàn)結(jié)果分析。各步驟操作要點(diǎn)如下：

3.1制訂試驗(yàn)方案要點(diǎn)

串聯(lián)諧振試驗(yàn)是一項(xiàng)復(fù)雜的試驗(yàn)，在試驗(yàn)之前要制定好嚴(yán)格的試驗(yàn)方案。制訂方案要注意以下幾點(diǎn)：

1）組織人員，明確不同人員的職責(zé)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)負(fù)責(zé)人、實(shí)際操作負(fù)責(zé)人、操作監(jiān)護(hù)人及現(xiàn)場(chǎng)安全負(fù)責(zé)人等要各負(fù)其責(zé)。

2）事先通知好設(shè)備廠家、現(xiàn)場(chǎng)安裝人員、監(jiān)理及業(yè)主代表等人員在試驗(yàn)當(dāng)天趕到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督和確認(rèn)試驗(yàn)過程及結(jié)果。

3）測(cè)試被試品電容量，計(jì)算出試驗(yàn)裝置主機(jī)、勵(lì)磁變及電抗器所需要滿足的容量，根據(jù)不同試驗(yàn)對(duì)象要求選取設(shè)備。

4）根據(jù)設(shè)備多少選定運(yùn)輸所需貨車及現(xiàn)場(chǎng)吊裝所需吊車。

5）根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程和產(chǎn)品出廠報(bào)告要求制定詳細(xì)試驗(yàn)方案并在試驗(yàn)中安步驟執(zhí)行。

3.2試驗(yàn)準(zhǔn)備階段工作要點(diǎn)

1）常規(guī)試驗(yàn)應(yīng)先完成并確認(rèn)合格。進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)前，必須預(yù)先進(jìn)行各項(xiàng)非破壞性試驗(yàn)，如測(cè)量絕緣電阻、CT角比差、介質(zhì)損耗因數(shù)tg?及SF6氣體微水含量等，對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析，以決定該設(shè)備是否受潮或含有缺陷。

2）對(duì)人員安全進(jìn)行安全因素分析與評(píng)估。電站的施工作業(yè)經(jīng)常處于交叉狀態(tài)，經(jīng)常是安裝、土建及調(diào)試等同時(shí)進(jìn)行。由于現(xiàn)場(chǎng)人員的復(fù)雜，在試驗(yàn)設(shè)備和高壓引線周圍，均應(yīng)裝設(shè)安全網(wǎng)并派專人看守，以防外人不慎入內(nèi)。試驗(yàn)前應(yīng)預(yù)先評(píng)估試驗(yàn)過程中可能產(chǎn)生的感應(yīng)電的影響，因試驗(yàn)電壓很高，很可能周圍線路或設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一定的感應(yīng)電壓，而線路的另一端很可能有人在做安裝或調(diào)試;應(yīng)禁止周圍一切工作人員工作或相關(guān)有人工作的線路正確可靠接地。

3）有二次繞組的被試品進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，電流互感器二次繞組應(yīng)短接接地，電壓互感器二次繞組應(yīng)開路。

3.3試驗(yàn)階段工作要點(diǎn)

1）試驗(yàn)接線。串聯(lián)諧振耐壓設(shè)備其原理接線如圖3所示。

2）要對(duì)試驗(yàn)過程各加壓階段電壓電流估算。設(shè)備完成組裝后，先用介損儀測(cè)量整個(gè)測(cè)量回路電容量，然后通過計(jì)算算出正常試驗(yàn)時(shí)的頻率，老練過程及耐壓過程不同階段的一次電流、原邊電流。有這些原始數(shù)據(jù)作為參考，在實(shí)際試驗(yàn)過程中應(yīng)將每個(gè)試驗(yàn)階段隨即測(cè)量的數(shù)據(jù)與之對(duì)照，如果有差別要查找原因，這樣就能避免試驗(yàn)過程中人為錯(cuò)誤設(shè)置試驗(yàn)儀器參數(shù)及試驗(yàn)儀器故障等方面引起的安全事故。

3）根據(jù)試驗(yàn)對(duì)象、試驗(yàn)內(nèi)容的不同，試驗(yàn)前應(yīng)正確設(shè)置試驗(yàn)設(shè)備過流、過壓整定值。

4）正式試驗(yàn)前，試驗(yàn)設(shè)備先自行空升電壓一次，確認(rèn)設(shè)備工作正常，性能穩(wěn)定，儀器儀表指示正確，指標(biāo)參數(shù)能滿足要求，保護(hù)功能正常。

5）操作時(shí)必須有監(jiān)護(hù)人監(jiān)視并呼唱。加壓過程中，工作人員應(yīng)精神集中，監(jiān)護(hù)人傳達(dá)口令應(yīng)清楚準(zhǔn)確，防止異常情況的發(fā)生。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)立即停止試驗(yàn)，斷開電源，并經(jīng)放電、并將升壓設(shè)備的高壓部分短路接地后方可檢查，查明原因后，方可繼續(xù)試驗(yàn)。

6）試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，則應(yīng)由試驗(yàn)負(fù)責(zé)人記錄數(shù)據(jù)或打印數(shù)據(jù)完成后斷開電源，才能允許工作人員進(jìn)入安全網(wǎng)內(nèi)工作。

7）試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)拆除自裝的接地短路線，恢復(fù)被試設(shè)備試驗(yàn)前的接線。

8）應(yīng)重視試驗(yàn)結(jié)果分析，記錄清楚試驗(yàn)時(shí)的天氣溫度、濕度、設(shè)備類型及廠家等，結(jié)合每一次試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，分析試驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，綜合多種因素及時(shí)對(duì)被試品狀態(tài)、試驗(yàn)結(jié)果做出正確、有效的判定。

4、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及過程控制

（1）執(zhí)行《福建省電力有限公司電力設(shè)備交接及預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程（試行）》（Q/FJG10029.2-2004）。

（2）和設(shè)備生產(chǎn)廠家出廠前試驗(yàn)數(shù)據(jù)說明書中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比較。

（3）如果試品的每一部件均按完整試驗(yàn)程序耐受規(guī)定試驗(yàn)電壓而無(wú)擊穿放電，則通過交流耐壓試驗(yàn)。

（4）在試驗(yàn)過程中如發(fā)生擊穿放電，則進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。如重復(fù)試驗(yàn)電壓達(dá)到規(guī)定值和規(guī)定時(shí)間時(shí)，則認(rèn)為耐壓試驗(yàn)通過。

（5）如果重復(fù)試驗(yàn)再次失敗，則需進(jìn)行設(shè)備解體，仔細(xì)檢查絕緣情況，處理并恢復(fù)后，再一次進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)。

5、結(jié)論

由于諧振耐壓試驗(yàn)工作環(huán)境多樣性，要求試驗(yàn)人員能夠不斷提高試驗(yàn)技術(shù)水平，加強(qiáng)總結(jié)，嚴(yán)格遵守各種規(guī)章規(guī)程，克服各種主觀、客觀因素帶來的影響，一定能夠確保人身、儀器及電氣設(shè)備的安全。第二電力建設(shè)公司電力試驗(yàn)所自開展串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)以來先后多次發(fā)現(xiàn)設(shè)備在生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)安裝中存在的安全隱患，實(shí)踐證明，開展交流串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)?zāi)軌虍a(chǎn)生巨大的安全效益和質(zhì)量效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]? 李建明，朱康.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[2]? 鐘敬顯，王貴玲.淺析電氣設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)[J]，農(nóng)村電工，2006（7）.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司檢修公司）