馬曉薇,樊培培

（國網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司,合肥 230001）

諧振在高壓試驗中的應(yīng)用分析

馬曉薇,樊培培

（國網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司,合肥 230001）

在電力系統(tǒng)中，諧振是經(jīng)常會遇到的現(xiàn)象，被廣泛的應(yīng)用在高壓試驗中。只有明確諧振的原理，了解高壓耐壓試驗中的諧振原理，才能充分掌握諧振在高壓試驗中的應(yīng)用方法與無功補償，并通過高壓試驗結(jié)果進行驗證，保證無功補償量才能符合試驗要求。本文將對諧振在高壓試驗中的應(yīng)用進行分析，旨在為變壓器的局部放電試驗提供有價值的理論參考。

諧振；高壓實驗；無功補償

1 引言

在電力系統(tǒng)中，進行高壓試驗時需要對場強狀態(tài)進行模擬，將交流電壓與運行狀態(tài)比較，找到故障出現(xiàn)的位置。在對電氣設(shè)備的絕緣強度進行檢測時，通常會使用交流耐壓的試驗方式，這種方法能夠有效的檢測出設(shè)備絕緣強度，試驗結(jié)果直接決定了電氣設(shè)備是否能夠順利投入使用。近年來，電力系統(tǒng)面臨的壓力正在不斷增加，想要提高電力系統(tǒng)在運行過程中的安全性，必須積極的應(yīng)用交流耐壓試驗，發(fā)揮其重要作用。但是，大部分電氣設(shè)備在進行耐壓試驗是必須提升容量或體系，在現(xiàn)場進行試驗的難度較大，因此，我們需要通過諧振法來完成交流耐壓試驗，以滿足現(xiàn)場試驗的要求。

2 諧振原理

當(dāng)電路中同時存在電容與電感時，就會出現(xiàn)一些特殊的狀態(tài)，就形成了諧振電路。根據(jù)電感與電容的關(guān)系，我們可以將諧振分為并聯(lián)和串聯(lián)兩種方式，以這兩種連接方式為基礎(chǔ)，還可以設(shè)計出許多不同形式的諧振電路。將這些諧振電路應(yīng)用在高壓試驗中，其中的電感元件大部分使用的是充油電抗器，這種電抗器的電感值是不會發(fā)生變化的，并具有一定的電阻，但是，其自帶的電阻相對較小，可以忽略不計。在進行現(xiàn)場實驗時，由于受到交流作用的影響，測試對象大部分會顯示為容性設(shè)備，組成負載電容，因此，諧振的產(chǎn)生原因是由于電源具有調(diào)幅或調(diào)頻特點，以滿足電流或電壓試驗的要求。

3 諧振在高壓試驗中的應(yīng)用

（1）耐壓試驗中的應(yīng)用。在目前的高壓試驗中，電路中的高壓通常需要由串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生，再將這個產(chǎn)生的高壓應(yīng)用在耐壓試驗中。在變電站正常運行時，其中的斷路器、間隔設(shè)備、隔離開關(guān)等裝置均具備容性裝置的特點，在對這部分裝置進行試驗時可采用電壓諧振。在高壓耐壓試驗過程匯總，可以通過勵磁變提供有功，再利用電抗器來實現(xiàn)無功補償，以確保試驗的順利進行。這樣做的原因如下：在諧振電路的運行過程中，不會出現(xiàn)無功消耗，因此，只有改變勵磁變壓器的變比發(fā)生改變，才能夠?qū)崿F(xiàn)改變電路中輸出電流與電壓的目的，滿足實驗對電路的要求。

（2）低壓繞組耐壓試驗。以500千伏的變電站為例，這種變電站中使用的變壓器為500千伏單相無勵磁調(diào)壓變壓器，這種變壓器的額定容量為120/167/250兆伏安。在進行實驗時需要使用的設(shè)備主要有勵磁變壓器、變頻諧振電源以及高壓電抗器等。按照實驗的具體要求，在進行這些設(shè)備的出廠試驗時，試驗電壓需要設(shè)定為60千伏。在主變壓器的試驗報告中，必須包含電路中的低壓繞組對高壓繞組與中壓繞組以及地電容量，同時也包含高壓繞組與中壓繞組對低壓繞組以及地電容量。在進行低壓繞組的耐壓試驗時，使用的單節(jié)的串聯(lián)電抗器，這種電抗器的參數(shù)為L=400H，根據(jù)相關(guān)公式進行計算，可以得出電抗器的諧振頻率是43.2赫茲，電流值是1.1安培[1]。而在進行中性點耐壓試驗時，同樣需要1節(jié)L=400H的串聯(lián)電抗器，通過理論計算，可以得出諧振頻率為57.9赫茲，電流為0.8安培。耐壓試驗的電源需要采用頻率為50-110赫茲的變頻電源，試驗的時間需要1分鐘，將線圈短接在端頭上，并將非測試線圈接地。其試驗結(jié)果為低壓繞組諧振頻率是44.1赫茲，而中性點的諧振頻率是59.9赫茲。以上試驗結(jié)果表明，試驗頻率小于計算得出的頻率，造成這種現(xiàn)象的原因可能是因為用于測量的分壓器電容與回路雜散參數(shù)不同。

（3）局部放電試驗。在對變壓器進行放電試驗的過程中，用于試驗的電路可以選擇電流諧振電路。局部放電試驗的作用是對絕緣特性進行無損探傷，通過這項試驗，能夠發(fā)現(xiàn)絕緣部分存在的薄弱環(huán)節(jié)，是常用的絕緣性試驗，是一種檢驗絕緣性的有效方法。在通過計算得出變壓器容量的過程中，需要將高壓側(cè)的對地電容換算為成低壓側(cè)的對地電容，其中包括低壓側(cè)對地電容。通過理論計算，得出的低壓對地電容值是25納法，低壓側(cè)對地的電容值是331納法。在進行試驗時，需要使用4個1串，共2串的并聯(lián)補償電抗器，支路的電感量是4.8H，進行理論計算后，可以得出電源的諧振頻率是128赫茲；高壓側(cè)等效容性無功消耗是2548千伏安[2]。想要達到試驗中無功補償與無功消耗的平衡狀態(tài)，必須保證無功補償≧Qc，在進行理論計算后，可以得出電抗器的無功補償為425千伏安。并聯(lián)補償電抗器額定功率是800千伏安,所有電抗器的最大無功是3200千伏安。電抗器A的補償電流為22安培，符合實際狀態(tài)。試驗頻率是140赫茲，與理論值存在12赫茲的差異，電感補償是1840千伏安。電抗器補償量是2486千伏安，補償效率為74%左右。通過這種現(xiàn)象可以看出，回路的補償量有所欠缺，電壓與電流的角度為負數(shù)，更加符合諧振現(xiàn)象。加壓到最高電壓耗費的時間是45秒，在短時間的耐壓過程后，電壓迅速減小，電抗器可以正常運行[3]。

4 高壓試驗的注意事項

（1）控制好電抗器兩端電壓。在進行高壓試驗時，連接方式為串聯(lián)諧振，并且電壓必須高于額定電壓，一旦出現(xiàn)電感品質(zhì)因數(shù)過大的現(xiàn)象，電抗器兩端的電壓必須保證在規(guī)定的范圍內(nèi)，在需要的情況下可以增加電抗器數(shù)量。

（2）控制好電抗器電流。在電容與電感并聯(lián)諧振時，電流較大，可以通過調(diào)整并聯(lián)電感對電路中的無功補償進行控制，但是，為了防止出現(xiàn)電抗器損壞的現(xiàn)象，必須保證電抗器中的電流值在額定值以下。

（3）對試驗頻率進行嚴格的控制。在進行諧振高壓試驗時，所應(yīng)用的理論依據(jù)需要在進行理論計算后獲得，而在局部放電試驗中，回路可能不是完全諧振，所以，必須對試驗頻率進行嚴格的控制，以保證頻率接近計算值。

5 結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)諧振的原理，在高壓試驗中應(yīng)用諧振的過程中，必須控制好電抗器兩端電壓與電抗器電流，并對試驗頻率進行嚴格的控制。

[1]吳麗娜,劉觀起.諧振接地系統(tǒng)單相故障仿真與分析[J].電力科學(xué)與工程,2014(07).

[2]趙金明,段肖華.變頻串聯(lián)諧振技術(shù)在高壓電纜交接試驗中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源,2012(04).

[3]林志軍.變頻串聯(lián)諧振試驗裝置在真空斷路器耐壓試驗中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2012(27).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.164