鄭煒

摘 要 在電力系統(tǒng)中，高壓試驗(yàn)是保障系統(tǒng)穩(wěn)定和安全的重要路徑，提高試驗(yàn)準(zhǔn)確性和有效性至關(guān)重要。因此，本文先簡單介紹了串聯(lián)諧振裝置原理及結(jié)構(gòu)，然后分析其作用，最后研究了串聯(lián)諧振裝置的具體應(yīng)用，以期保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng);高壓試驗(yàn);串聯(lián)諧振裝置

引言

高壓試驗(yàn)是電力系統(tǒng)的常用試驗(yàn)，能夠檢查電氣設(shè)備的安全性能以及絕緣性能，保證設(shè)備滿足質(zhì)量要求，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。在高壓試驗(yàn)中常利用串聯(lián)諧振設(shè)備，提高試驗(yàn)的安全性和準(zhǔn)確性。因此通過分析串聯(lián)諧振設(shè)備在其中發(fā)揮的作用，有利于進(jìn)一步推廣諧振設(shè)備，支持電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1串聯(lián)諧振裝置結(jié)構(gòu)

在電力高壓試驗(yàn)中自動化技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)全面推廣，串聯(lián)諧振裝置在試驗(yàn)中廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)主要包括勵磁變壓器、電容變壓器以及變頻控制器等。變頻諧振裝置利用串聯(lián)諧振原理出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)，變頻器能夠?qū)χC振裝置實(shí)現(xiàn)電回路，分析頻率，在一定程度上起到不可替代作用。經(jīng)過大量數(shù)據(jù)分析表明，諧振裝置更適合用于電纜耐壓實(shí)驗(yàn)。串聯(lián)諧振裝置利用電抗器電感以及電容量分析高壓試驗(yàn)，串聯(lián)裝置可利用高壓電流試驗(yàn)，電壓和電流以特殊形式反饋在試驗(yàn)設(shè)備中，觀察設(shè)備變化得出試驗(yàn)結(jié)論，檢驗(yàn)設(shè)備絕緣性。其工作原理為電抗器電感和視頻電容結(jié)合，形成諧振，在試驗(yàn)設(shè)備中獲得高電壓電流，向試驗(yàn)設(shè)備施加電流，判斷設(shè)備絕緣性。諧振裝置和試驗(yàn)設(shè)備一致時，高壓試驗(yàn)設(shè)備形成電容能量，能夠和磁場能量互補(bǔ)，讓高壓試驗(yàn)損失得到控制，從而提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。在高壓試驗(yàn)中應(yīng)用諧振設(shè)備具有顯著優(yōu)勢，保證高壓試驗(yàn)安全、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的展開[1]。

2串聯(lián)諧振裝置的作用

在電力高壓試驗(yàn)中使用諧振器件有突出優(yōu)勢，諧振器件具有多個優(yōu)點(diǎn)，其重量輕，體積小，測試實(shí)際高壓時方便。由于諧振設(shè)備便于搬運(yùn)，質(zhì)量輕，可輕松搬運(yùn)運(yùn)輸，在高壓試驗(yàn)中操作便捷。在實(shí)際測試中，只需要測試功耗部分，即可以保證高壓測試穩(wěn)定進(jìn)行。應(yīng)用諧振裝置能夠改善電壓波形，獲取正弦波的波形，保護(hù)被測物，避免被測物損壞或者被擊穿。高壓試驗(yàn)輸入50Hz交流電，輸入端電壓為正弦波形，電流為非正弦波形，形成了諧波。高壓試驗(yàn)輸出端正弦波形為毛刺樣，輸出電流波形有諧波。在試驗(yàn)中應(yīng)用諧振裝置，可對電壓波形進(jìn)行修正，從而取得波形良好的正弦波形，減少諧振的影響。同時能夠減少試驗(yàn)設(shè)備故障，在高壓試驗(yàn)中應(yīng)用諧振裝置，試驗(yàn)中準(zhǔn)確找到試驗(yàn)設(shè)備絕緣弱點(diǎn)，從而規(guī)避短路電流，預(yù)防故障的發(fā)生，提高試驗(yàn)安全性[2]。

3在電力高壓試驗(yàn)中串聯(lián)諧振裝置的應(yīng)用

3.1 氣體絕緣開關(guān)

在電力高壓試驗(yàn)的氣體絕緣開關(guān)中使用串聯(lián)諧振裝置，在組裝電力系統(tǒng)后采用單元形式整合設(shè)備。運(yùn)輸電力設(shè)備容易受到人為碰撞，造成氣體絕緣開關(guān)松動脫落，通過試驗(yàn)觀察開關(guān)的安全性，保證試驗(yàn)安全進(jìn)行。串聯(lián)諧振裝置前先核對電壓頻率，按照規(guī)定高壓試驗(yàn)工頻應(yīng)當(dāng)在45～55Hz內(nèi)。按照試驗(yàn)結(jié)果，若電壓頻率為35～75Hz，擊穿電壓可信度為95%。為保證可信度合理，在串聯(lián)裝置時，要將頻率控制在35～75Hz。為提高試驗(yàn)安全性，需要提前進(jìn)行無負(fù)載試驗(yàn)，觀察諧振裝置是否滿足質(zhì)量要求。試驗(yàn)人員需要檢查氣體絕緣開關(guān)，檢查氣體絕緣開關(guān)是否存在閃絡(luò)、放電、絕緣性改變的問題。若不存在這一問題，代表氣體絕緣開關(guān)安全，可進(jìn)行試驗(yàn)。

3.2 電纜高壓試驗(yàn)

電纜電網(wǎng)作為我國電力系統(tǒng)重要構(gòu)成，一旦發(fā)生故障，將造成嚴(yán)重后果，威脅社會安全和穩(wěn)定。為降低電網(wǎng)故障率，需要利用交流耐壓試驗(yàn)，提高電纜穩(wěn)定性。在高壓試驗(yàn)中，串聯(lián)諧振裝置有重要作用，諧振頻率約為30～300Hz。為保證電纜高壓安全性和科學(xué)性，試驗(yàn)過程中需要注意：試驗(yàn)使用直流電場，電阻率隨溫度變化增大，要根據(jù)電阻率選擇電場強(qiáng)度。在高壓試驗(yàn)中，設(shè)備終端可能出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象，造成設(shè)備絕緣新能受到破壞，注意規(guī)避設(shè)備閃絡(luò)問題。試驗(yàn)過程中要準(zhǔn)確找到設(shè)備絕緣弱點(diǎn)。由于試驗(yàn)直流電壓容易在電纜內(nèi)部形成集中點(diǎn)，造成電纜附件出現(xiàn)閃絡(luò)現(xiàn)象。試驗(yàn)過程中盡量規(guī)避暴露絕緣弱點(diǎn)和局部電場變強(qiáng)，可有效預(yù)防絕緣擊穿事故。試驗(yàn)使用變頻諧振設(shè)備，可控制電壓容量，保證工頻電壓和交流電壓保持等效。

3.3 交流耐壓試驗(yàn)

在交流耐壓試驗(yàn)時串聯(lián)諧振裝置，是為了提高發(fā)電機(jī)安全可靠性，保證電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)檢測發(fā)電機(jī)絕緣情況，并根據(jù)檢測結(jié)果制定發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行方案。在試驗(yàn)期間，傳統(tǒng)試驗(yàn)方法無法調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓和電流，會造成交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備故障，出現(xiàn)短路現(xiàn)象，嚴(yán)重時造成設(shè)備燒毀，帶來經(jīng)濟(jì)損失。為解決鐵芯燒毀事故，串聯(lián)諧振裝置，在試驗(yàn)設(shè)備鐵芯氣隙變換電感，讓電壓電流諧振，同時對電流電壓波形進(jìn)行調(diào)整，避免鐵芯被燒毀。如長度為1000m的電力電纜，使用14kV交流試驗(yàn)電壓，串聯(lián)諧振裝置，試驗(yàn)時間超過5min，在試驗(yàn)中串聯(lián)諧振裝置，要選擇符合的頻率，調(diào)整電抗器數(shù)量，調(diào)節(jié)變頻控制器的電壓，讓工作頻率和試驗(yàn)頻率保證一致。試驗(yàn)電容為0.411uF，相比于勵磁變壓器，諧振設(shè)備電抗值更高。在試驗(yàn)中根據(jù)公式：1/C=1/（C1+C2）+1/Cx，其中C代表電路參數(shù)，C1+C2代表分壓器電容，Cx代表試驗(yàn)電容。電纜容量和試驗(yàn)電容低于分壓器電容，因此諧振回路電容要和試驗(yàn)電容保持一致。試驗(yàn)時，使用電抗器在1.2A試驗(yàn)電流下進(jìn)行耐壓試驗(yàn)5min，試驗(yàn)電纜被擊穿或者出現(xiàn)閃絡(luò)等問題，可判斷電纜性能良好，達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。

4結(jié)束語

綜上所述，串聯(lián)諧振裝置主要應(yīng)用于氣體絕緣開關(guān)、電纜高壓試驗(yàn)、交流耐壓試驗(yàn)中，有助于優(yōu)化電壓波形，降低電力系統(tǒng)故障率，并有效提高高壓試驗(yàn)安全性以及準(zhǔn)確性，支持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。未來還需要不斷優(yōu)化諧振裝置性能，更好地服務(wù)于高壓試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 范永紅.變頻串聯(lián)諧振技術(shù)在電纜高壓試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化，2019（16）：7-8.

[2] 陳云志.串聯(lián)諧振裝置在電力高壓試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（22）：192-193.

作者簡介

鄭煒（1994-），男，福建福清人;學(xué)歷：本科，職稱：助理工程師，現(xiàn)就職單位：福建省送變電工程有限公司，研究方向：電力系統(tǒng)。