楊錦松

國(guó)網(wǎng)福建閩清縣供電公司

探究串聯(lián)諧振裝置在電力高壓試驗(yàn)中的運(yùn)用研究

楊錦松

國(guó)網(wǎng)福建閩清縣供電公司

本文作者以串聯(lián)諧振裝置的試驗(yàn)原理為研究基礎(chǔ)，分析了串聯(lián)諧振裝置的優(yōu)勢(shì)，并參照國(guó)家電工委員會(huì)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)要分析了串聯(lián)諧振裝置在電力高壓試驗(yàn)中的應(yīng)用與意義。

串聯(lián)諧振裝置；電力高壓試驗(yàn)；運(yùn)用；研究

在我國(guó)的電網(wǎng)公司和變電站中，最有效的、也最直接的電氣設(shè)備絕緣狀態(tài)試驗(yàn)系統(tǒng)就是電力高壓試驗(yàn)。電力高壓試驗(yàn)和電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的安全性直接相關(guān)。眾所周知，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置是今年才興起的一種新型的高壓試驗(yàn)手段，它在處理高電量、高電壓的電容性試驗(yàn)時(shí)具有很大的優(yōu)勢(shì)，并且還可以有效應(yīng)對(duì)電源容量不足的問(wèn)題。除此之外，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的占地面積很小，重量較輕，十分符合當(dāng)前不同型號(hào)的變壓器、電力設(shè)備和一些大型的發(fā)電機(jī)組的需求［1］。

一、串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的概述

（一）串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的基本組成

串聯(lián)諧振裝置包含勵(lì)磁變壓裝置、變頻控制裝置、電容分壓裝置以及電抗裝置四個(gè)部分。

（二）串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的基本原理

在串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置當(dāng)中，電抗設(shè)備和整體設(shè)備發(fā)生串聯(lián)諧振，進(jìn)而為參與試驗(yàn)的設(shè)備提供高電壓，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的基本運(yùn)行原理如上圖所示。

假如參與試驗(yàn)的設(shè)備已經(jīng)在回路中發(fā)生了相應(yīng)的串聯(lián)諧振現(xiàn)象，于是就有了：

其中，XL代表設(shè)備回路中的感抗；XC代表回路抗彎；U代表勵(lì)磁電壓；UC代表參與試驗(yàn)的設(shè)備所接受的實(shí)際電壓。

在探究串聯(lián)諧振回路的時(shí)候，Q表示回路的品質(zhì)因數(shù)，并且有UC= QU。這就是說(shuō)，參與試驗(yàn)的設(shè)備所接受的實(shí)際電壓UC應(yīng)該是勵(lì)磁電壓U成正比，即實(shí)際電壓UC應(yīng)該是勵(lì)磁電壓U的Q倍甚至更多。這樣就能夠在低點(diǎn)容量、低電壓的條件下完成相應(yīng)的交流耐壓試驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)變壓器大容量間的交流耐壓試驗(yàn)［2］。

串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)十分的獨(dú)特，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置采用了電源頻率調(diào)節(jié)的方法為參與試驗(yàn)的設(shè)備提供相應(yīng)的交流試驗(yàn)電壓?？偠灾?，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置是當(dāng)前電力高壓試驗(yàn)的最好選擇。

（三）串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

第一，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置比以往的大功率的調(diào)壓裝置而言，有著重量更輕、體積更小的優(yōu)勢(shì)，因此串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的適應(yīng)性也很高，對(duì)地域的要求很低，可以在多種不同的環(huán)境中完成對(duì)電力高壓的試驗(yàn)。在串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的電力體系當(dāng)中，只需要相應(yīng)的串聯(lián)諧振電源提供很少的電量，并且串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的耗能很低，大約是那些普通試驗(yàn)裝置耗能的十分之一。

第二，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置屬于典型的諧振型電流濾波電路，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置可以在很短的時(shí)間里改變、校對(duì)輸出電壓的形狀，減少設(shè)備輸出電壓波形發(fā)生畸變的可能性，提高試驗(yàn)過(guò)程正弦波的質(zhì)量。這樣一來(lái)，參與試驗(yàn)的設(shè)備就不會(huì)因?yàn)橹C振電波位于尖峰處而產(chǎn)生擊穿了。

第三，串聯(lián)諧振裝置有著可以迅速找到被檢測(cè)設(shè)備絕緣弱點(diǎn)的特點(diǎn)，在試驗(yàn)剛開(kāi)始的時(shí)候就可以避免因?yàn)殡娏鞫搪范鸬脑O(shè)備燒毀這一情況的發(fā)生。從而對(duì)整個(gè)設(shè)備的絕緣弱點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，降低電路短路以及燒毀設(shè)備的可能性。

二、串聯(lián)諧振裝置在電力高壓試驗(yàn)中的運(yùn)用研究

（一）串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在電纜高壓試驗(yàn)中的應(yīng)用

在我國(guó)城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及農(nóng)村建設(shè)的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)用到大量的電網(wǎng)電纜，也正因?yàn)殡娏﹄娋W(wǎng)使用數(shù)量十分龐大，所以發(fā)生故障時(shí)引起的連鎖發(fā)應(yīng)也十分嚴(yán)重。交流耐壓試驗(yàn)過(guò)程中所使用就是串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的頻率范圍大約是30赫茲到300赫茲，在實(shí)際的試驗(yàn)操作中有三條試驗(yàn)準(zhǔn)則。

第一，在進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，需要注意的是試驗(yàn)中所有和直流電場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)的物理量都要按照相應(yīng)的電阻率的分布來(lái)實(shí)施，確保電阻率會(huì)受到溫度的影響，并且會(huì)隨著溫度的上升而不斷增大。在進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)的時(shí)候，還要避免因?yàn)榻K端頭的外部閃絡(luò)而引發(fā)的行波絕緣壞損這一問(wèn)題的發(fā)生。

第二，在進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，首先要在高壓的狀態(tài)下迅速診斷出相間存在的絕緣弱點(diǎn)。

第三，因?yàn)橹绷麟妷簶O易在電力電纜的內(nèi)部形成較為集中的空間電荷，所以直流電壓很容易使電力電纜內(nèi)部的附件產(chǎn)生絕緣閃絡(luò)，因此需要降低設(shè)備中電場(chǎng)強(qiáng)度突然變大的可能性，降低設(shè)備絕緣弱點(diǎn)暴露的幾率，避免絕緣擊穿的發(fā)生。

在進(jìn)行電力電纜現(xiàn)場(chǎng)的交流耐壓試驗(yàn)的時(shí)候，要注意選擇適宜的變頻諧振試驗(yàn)設(shè)備，從而降低交流電纜中的電容量，促使交流電壓和工頻電壓形成一定的等效關(guān)系，除此之外，還要使用頻率修正對(duì)耐壓時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的修正。

（二）串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備中的應(yīng)用

眾所周知，工廠內(nèi)部在組裝完設(shè)備之后，就要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的、單元式的調(diào)整工作。在設(shè)備的運(yùn)輸過(guò)程中所有程度的碰撞以及震動(dòng)都有可能造成氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備組件的松動(dòng)或者是移動(dòng)。考慮到氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備的安全程度這一問(wèn)題，因而要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)的壓力測(cè)試試驗(yàn)［3］。

對(duì)氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)試試驗(yàn)的時(shí)候可以使用三種方式，分別為：振蕩操作沖擊電壓試驗(yàn)方法、交流電壓試驗(yàn)方法和振蕩雷電沖擊電壓試驗(yàn)方法。然而因?yàn)樵谝欢ǖ念l率范圍內(nèi)，氣體絕緣試驗(yàn)中的電壓頻率和工頻電壓試驗(yàn)頻率差別不大，基本可以視為相等，因此，到目前為止，世界范圍內(nèi)所使用的最多的現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)試試驗(yàn)方式，還是以串聯(lián)諧振裝置為基礎(chǔ)的氣體絕緣開(kāi)關(guān)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)壓力測(cè)試試驗(yàn)方式。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，一方面，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置不但有著體積小的優(yōu)點(diǎn)，并且它的適應(yīng)性也很高，對(duì)地域的要求很低，可以在多種不同的環(huán)境中完成對(duì)電力高壓的試驗(yàn)。另一方面，串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的組合方式十分靈活，而且對(duì)所試驗(yàn)的物體的傷害也很小，這是傳統(tǒng)的直流耐壓試驗(yàn)所不能比的。由此看來(lái)，在電力電網(wǎng)發(fā)展的新時(shí)代，以串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置為基礎(chǔ)的電力設(shè)備的交流耐壓試驗(yàn)工作將會(huì)占據(jù)愈加重要的地位。

［1］ 2014年《機(jī)電信息》總目次［J］.機(jī)電信息，2014，36：1-20.