高云聚

（中國(guó)水利水電第七工程局機(jī)電安裝分局，四川眉山 620860）

0 引言

果多水電開發(fā)單位為華能瀾滄江水電有限公司，設(shè)計(jì)單位為中國(guó)電建集團(tuán)貴陽勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，水輪發(fā)電機(jī)組為哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司制造，機(jī)組出口電壓為10.5 kV，由升壓變壓器，將機(jī)組電壓升壓為110 kV 及220 kV 接入西藏昌都地區(qū)電網(wǎng)，主變壓器由天威云南變壓器股份有限公司和西安西電變壓器有限責(zé)任公司制造。220 kV GIS 設(shè)備為新東北電氣（集團(tuán)）高壓開關(guān)有限公司制造，110 kV 為山東泰開高壓開關(guān)有限公司制造。

1 水輪發(fā)電機(jī)組概況

果多電站水輪發(fā)電機(jī)組由由哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司制造，單機(jī)容量40 MW，發(fā)電機(jī)定子的鐵芯疊片、線棒下線等組裝，全部在現(xiàn)場(chǎng)組裝完成。組裝工藝由廠家現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)完成，試驗(yàn)依據(jù)參照GB/T 8564—2003《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》和GB 50150—2016《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》。

2 串聯(lián)諧振試驗(yàn)原理

在R—L—C 串聯(lián)電路（圖1）中：UC=I/ωC，UL=I×ωL，UR=I×R，U=UC+UL+UR；L 為純感性負(fù)載，純電感負(fù)載的電流滯后電壓90°；C 為純?nèi)菪载?fù)載，純電容負(fù)載的電流超前電壓90°，因此容性無功功率可以抵消感性無功功率。當(dāng)電路發(fā)生諧振時(shí)，此時(shí)的容抗（XC）與感抗（XL）相等，即：XC=XL，1/ωC=ωL，ω=，f 為諧振頻率，此時(shí)電路中的阻抗Z=，電路中的總阻抗最小，由I=U/R 可知，此時(shí)電路中電流最大。

圖1 R—L—C 電路

3 設(shè)備參數(shù)的估算

3.1 發(fā)電機(jī)名牌參數(shù)

額定容量：47.06 MW，額定頻率：50 Hz，額定電壓：10 500 V，額定電流：2587.6 A，相數(shù)：3，額定轉(zhuǎn)速：187.5 r/min。

3.2 定子繞組的電容量計(jì)算：

根據(jù)上面發(fā)電機(jī)的銘牌參數(shù)可知：發(fā)電機(jī)額定容量Se=47 060 kVA，發(fā)電機(jī)額定電壓Ue=10 500 V，發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速ne=187.5 r/min，算出定子繞組電容量Cx。

計(jì)算可得，Cx=0.55 μF

3.3 工頻耐壓試驗(yàn)變壓器的容量計(jì)算

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，定子下層線棒的試驗(yàn)電壓Us=28 000 V，根據(jù)耐壓等級(jí)，計(jì)算試驗(yàn)變壓器高壓側(cè)的電流：

計(jì)算可得，I=4.8 A。

計(jì)算試驗(yàn)變壓器的容量：

計(jì)算可得，S=13.5 kVA。

3.4 試驗(yàn)設(shè)備選型

激勵(lì)變壓器，容量：18 kVA，輸入電壓：400 V，輸出電壓：3 kV，輸入電流：45 A，輸出電流：6 A，工作頻率：50 Hz。

可調(diào)電抗器，容量：180 kVA，額定電壓：30 kV，額定電流：6 A，可調(diào)間隙：0～320 mm，電感量：12～30 H，工作頻率：50 Hz。

控制臺(tái)，容量：18 kVA，輸入電壓：380 V，輸出電壓：0～400 V，輸入電流：45 A，輸出電流：45 A。

電容分壓器，額定電壓：30 kV，電容量：3000 pF，工作頻率：50 Hz。

補(bǔ)償電容器，額定電壓：30 kV，電容量：0.3 μF，工作頻率：50 Hz。

4 試驗(yàn)接線及耐壓

試驗(yàn)接線如圖2 所示。其中，T1為激勵(lì)變壓器；L 為可調(diào)電抗器；Ca為電容分壓器；Cx為試品。

根據(jù)廠家要求，首先要做的是下層線棒的槽電位試驗(yàn)，將下層的所有線棒并聯(lián)在一起，試驗(yàn)電壓為6.3 kV，按圖2 接線后，開始升壓。第一次升壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓升不上去，斷電檢查接線，接線正確，初步懷疑變壓器容量不夠，由于計(jì)算變壓器容量是按定子單相計(jì)算得出，而下層整體線棒多于單相的線棒，所以斷定容量不夠。解決方法是在原接線基礎(chǔ)上并聯(lián)補(bǔ)償電容（圖3）。

圖2 試驗(yàn)原理接線

圖3 試驗(yàn)原理接線

其中，T1為激勵(lì)變壓器；L 為可調(diào)電抗器；Ca為電容分壓器；Cx為試品；Cb為補(bǔ)償電容。

按圖3 接線，重新開始試驗(yàn)，調(diào)整電抗將電壓升至6.3 kV 停止升壓，保持電壓，待槽電位測(cè)量結(jié)束后將電壓將至0，關(guān)閉電源。

交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，考慮到下層整體線棒容量交大，所以把下層線棒從新分成2 部分，用絕緣紙隔開，按圖2 接線，重新開始試驗(yàn)。升壓過程中，根據(jù)高壓側(cè)電流，不斷調(diào)整電抗值，找到諧振點(diǎn)，將電壓升至28 kV 后，保持1 min，試驗(yàn)結(jié)束。

因串聯(lián)諧振設(shè)備所配的可調(diào)電抗器的電感值并不是從0 開始調(diào)節(jié)，故試驗(yàn)開始前應(yīng)當(dāng)核查被試品電容值是否匹配可調(diào)電抗器的電感，如果被試品電容不在匹配范圍內(nèi)，則考慮在被試品上并聯(lián)合適的補(bǔ)償電容，便于更好、更快、更準(zhǔn)確地找到諧振點(diǎn)。

串聯(lián)諧振試驗(yàn)方法是在很低的起始激勵(lì)電壓（幾百伏）下，調(diào)節(jié)電感值使回路達(dá)到全諧振狀態(tài)，然后再進(jìn)行升壓操作。同時(shí)在升壓過程中，如果被試品絕緣破損、發(fā)生擊穿，此時(shí)回路的諧振狀態(tài)被破壞、高電立即消失，從而保障人員和設(shè)備的安全。

5 其他特點(diǎn)

（1）串聯(lián)諧振設(shè)備能夠有效的濾波，保證通過被試品的電流基本為基波電流，輸出電壓波形的畸變率極小。

（2）閃絡(luò)后立即熄弧，熄弧后恢復(fù)諧振狀態(tài)電壓建立的過程較長(zhǎng)（數(shù)秒）是一個(gè)穩(wěn)態(tài)的建立過程，既無電壓過沖之慮，更無微秒級(jí)毫秒級(jí)瞬態(tài)過程的恢復(fù)過電壓的危險(xiǎn)。

（3）試品閃絡(luò)或擊穿后的短路電流小，能防止擊穿后擴(kuò)大對(duì)故障點(diǎn)的損傷。

在交流耐壓施工過程中，串聯(lián)諧振耐壓技術(shù)得到了更為廣泛的應(yīng)用。