王韌，王暉，李佳，白廣三，李文彬，羅恒

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司臨滄供電局，云南 臨滄 677000）

0 前言

串聯(lián)諧振裝置是電力高壓試驗(yàn)中常用的特殊裝置之一，可解決電流過大、電壓過高等問題。它可以控制電流和電壓大小，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低運(yùn)行成本。在電力系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行中，串聯(lián)諧振裝置具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

串聯(lián)諧振裝置的設(shè)計(jì)基于串聯(lián)諧振原理，由電感和電容兩部分組成。它將被試產(chǎn)品的電流或電壓引入到電力高壓試驗(yàn)設(shè)備中，用于檢測(cè)電氣設(shè)備的絕緣效果。市場(chǎng)上的串聯(lián)諧振裝置采用了電源頻道調(diào)節(jié)的方式，以產(chǎn)生交流試驗(yàn)電壓。這種設(shè)計(jì)方案具有更好的性能和效率，能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估電氣設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。

1 串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)的原理和優(yōu)點(diǎn)

串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)是一種電力高壓試驗(yàn)方法，其運(yùn)行原理如圖1 所示。

圖1 串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)的原理

利用電感器和電容器串聯(lián)組成諧振電路的原理來進(jìn)行測(cè)試，具有以下優(yōu)點(diǎn)：體積小、重量輕，易于攜帶和使用；在電力高壓試驗(yàn)中，輸入50 Hz 頻率的交流電會(huì)產(chǎn)生諧波，導(dǎo)致電流波形非正弦波形，輸出電壓波形帶毛刺，而串聯(lián)諧振裝置能夠有效地改善輸出電壓波形，獲得較好的正弦波形，從而減少諧波對(duì)電力高壓試驗(yàn)設(shè)備的危害；可準(zhǔn)確找出電力高壓試驗(yàn)設(shè)備的絕緣弱點(diǎn)，攔截較大的短路電流，防止線路燒毀和設(shè)備故障，提高設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性；實(shí)驗(yàn)效果顯著，能夠在電力高壓試驗(yàn)中提供所需的電流和電壓，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的高效測(cè)試和檢測(cè)[1-3]。

2 串聯(lián)諧振裝置在電力高壓試驗(yàn)中的應(yīng)用

2.1 電纜測(cè)試

串聯(lián)諧振裝置和電纜形成共振電路，檢測(cè)電纜的絕緣性能。電纜絕緣缺陷或損壞會(huì)改變共振頻率，從而可以檢測(cè)出問題。串聯(lián)諧振裝置抑制測(cè)試電纜高頻信號(hào)，保護(hù)測(cè)試人員和設(shè)備安全?？梢酝ㄟ^調(diào)整電容和電感值來適應(yīng)不同類型和長度的電纜測(cè)試。它是電纜測(cè)試中必不可少的裝置之一，確保電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 發(fā)電機(jī)測(cè)試

在發(fā)電機(jī)測(cè)試中串聯(lián)發(fā)電機(jī)的繞組和補(bǔ)償電容成為一個(gè)諧振回路，檢測(cè)電壓最大，檢測(cè)電氣性能和運(yùn)行穩(wěn)定性。共振頻率和測(cè)試頻率相同時(shí)，發(fā)電機(jī)吸收最大電能，在測(cè)試電壓上產(chǎn)生最大電壓，檢測(cè)諧波畸變和短路等問題。調(diào)整電容和電感的值以適應(yīng)不同規(guī)格的發(fā)電機(jī)測(cè)試，是發(fā)電機(jī)測(cè)試中必不可少的裝置，提高測(cè)試效果，保證電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 變壓器測(cè)試

在變壓器測(cè)試中，串聯(lián)諧振裝置可通過將變壓器繞組和補(bǔ)償電容串聯(lián)為一個(gè)諧振回路，使測(cè)試電壓最大，從而檢測(cè)絕緣性能和電氣性能。接入裝置后，變壓器和諧振回路形成共振電路，當(dāng)共振頻率與測(cè)試頻率相同時(shí)，變壓器將吸收最大電能并產(chǎn)生最大電壓，從而檢測(cè)電氣性能。此外，該裝置可檢測(cè)諧波畸變和短路等問題，調(diào)整電容和電感以改變共振頻率，以適應(yīng)不同測(cè)試類型和規(guī)格，是變壓器測(cè)試中必不可少的裝置之一，能提高測(cè)試效果，確保系統(tǒng)安全和穩(wěn)定運(yùn)行[4-6]。

3 串聯(lián)諧振裝置性能

3.1 頻率范圍

在電力設(shè)備的測(cè)試中，頻率范圍是非常重要的一個(gè)因素。因?yàn)椴煌碾娏υO(shè)備具有不同的電氣特性，需要在不同的頻率下進(jìn)行測(cè)試，才能夠獲得全面、準(zhǔn)確的測(cè)試結(jié)果。對(duì)于串聯(lián)諧振裝置來說，其頻率范圍通常在幾千赫茲到幾十千赫茲之間，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)電力設(shè)備的工作頻率都在這個(gè)范圍內(nèi)。比如，電力系統(tǒng)的工頻為50 Hz，高壓直流輸電系統(tǒng)的頻率通常在幾千赫茲左右，變頻器和電力電子設(shè)備的頻率也在幾千赫茲到幾十千赫茲之間。因此，串聯(lián)諧振裝置的頻率范圍可以適應(yīng)大多數(shù)電力設(shè)備的測(cè)試需求，可以用于測(cè)試各種類型的電力設(shè)備，如發(fā)電機(jī)、變壓器、電纜、開關(guān)設(shè)備等。同時(shí)，串聯(lián)諧振裝置的頻率范圍也可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整和擴(kuò)展，以滿足特定的測(cè)試需求[7-10]。

3.2 準(zhǔn)確性

串聯(lián)諧振裝置的準(zhǔn)確性是其在電氣測(cè)試中的重要特點(diǎn)之一。測(cè)試精度的高低直接影響到測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。通常，串聯(lián)諧振裝置的測(cè)試精度可以達(dá)到0.1%以下，這是由于它所采用的高精度元器件和控制電路以及優(yōu)秀的諧振電路設(shè)計(jì)所決定的。要確保測(cè)試的準(zhǔn)確性，還需要具備高精度的測(cè)量和控制系統(tǒng)。其中，測(cè)量系統(tǒng)需要能夠?qū)y(cè)試電壓、電流、頻率等參數(shù)進(jìn)行高精度的測(cè)量，而控制系統(tǒng)需要能夠?qū)χC振電路進(jìn)行高精度的控制，以保證測(cè)試過程中的頻率和電壓等參數(shù)保持穩(wěn)定和精確。除了測(cè)量和控制系統(tǒng)的精度，還需要注意串聯(lián)諧振裝置在測(cè)試中可能會(huì)產(chǎn)生的誤差來源，例如線路電阻、電容和電感等因素的影響。為了消除這些誤差，串聯(lián)諧振裝置需要采用補(bǔ)償電路或校正技術(shù)等措施進(jìn)行補(bǔ)償和校準(zhǔn)?？傊?，串聯(lián)諧振裝置的準(zhǔn)確性是電力設(shè)備測(cè)試中不可忽視的因素，它需要具備高精度、高穩(wěn)定性、高可靠性的特點(diǎn)，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

3.3 穩(wěn)定性

在電力設(shè)備的測(cè)試中，測(cè)試的時(shí)間通常比較長，可能需要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天的測(cè)試時(shí)間。因此，串聯(lián)諧振裝置的穩(wěn)定性也非常重要，它需要能夠在長時(shí)間的測(cè)試中保持穩(wěn)定的輸出，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。穩(wěn)定性主要涉及到兩個(gè)方面，一個(gè)是頻率穩(wěn)定性，另一個(gè)是輸出穩(wěn)定性。對(duì)于頻率穩(wěn)定性來說，串聯(lián)諧振裝置需要能夠在整個(gè)測(cè)試過程中保持穩(wěn)定的諧振頻率，避免頻率漂移，這可以通過使用高精度的頻率源和精確的控制電路來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于輸出穩(wěn)定性來說，串聯(lián)諧振裝置需要能夠在整個(gè)測(cè)試過程中保持穩(wěn)定的輸出電壓，避免因?yàn)檩敵鲭妷旱牟▌?dòng)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的偏差，這可以通過使用高精度的穩(wěn)壓電源和電壓穩(wěn)定器來實(shí)現(xiàn)。此外，為了保證穩(wěn)定性，串聯(lián)諧振裝置還需要具備良好的熱穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性，避免因?yàn)闇囟茸兓蛘邫C(jī)械振動(dòng)等因素對(duì)測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生干擾。

3.4 可靠性

串聯(lián)諧振裝置是一種用于測(cè)試電力系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的重要工具。為確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，該裝置需要具有高度可靠性，即可以長期穩(wěn)定地工作。這需要通過選擇高品質(zhì)的組件和材料、進(jìn)行精密的加工和裝配、以及定期的維護(hù)和檢修來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，為了防止測(cè)試過程中發(fā)生意外事故，串聯(lián)諧振裝置還需要具備保護(hù)功能。這包括過壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)等。例如，當(dāng)測(cè)試對(duì)象出現(xiàn)過流或過壓時(shí)，裝置應(yīng)自動(dòng)切斷電源，以保護(hù)測(cè)試人員和設(shè)備的安全。此外，還需要考慮到其他可能的安全問題，如電磁輻射、火災(zāi)等。為了確保裝置的可靠性和安全性，還需要進(jìn)行充分的測(cè)試和驗(yàn)證。這包括對(duì)各個(gè)組件和系統(tǒng)進(jìn)行電性能測(cè)試、機(jī)械性能測(cè)試、環(huán)境適應(yīng)性測(cè)試等。在測(cè)試過程中，還需要注意實(shí)驗(yàn)室環(huán)境的安全和衛(wèi)生，如通風(fēng)、防火等?？傊?，串聯(lián)諧振裝置的可靠性和安全性對(duì)電力系統(tǒng)測(cè)試的準(zhǔn)確性和有效性具有重要意義。需要在設(shè)計(jì)、制造、測(cè)試和維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格把控，以確保該裝置能夠長期穩(wěn)定地工作，并為電力系統(tǒng)的發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。

3.5 易用性

除了可靠性和安全性之外，串聯(lián)諧振裝置的易用性也是非常重要的一個(gè)方面。該裝置應(yīng)該具有簡(jiǎn)單易懂的操作界面和操作方法，以便使用者能夠快速掌握操作技能，并且能夠快速完成測(cè)試任務(wù)。

為了實(shí)現(xiàn)良好的易用性，需要從以下幾個(gè)方面考慮：

操作界面設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)操作界面應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單明了，讓使用者能夠快速理解各項(xiàng)參數(shù)的含義，掌握測(cè)試流程。同時(shí)，操作界面應(yīng)該布局合理，方便使用者快速找到需要的操作按鈕或功能。

操作說明書：操作說明書應(yīng)該詳細(xì)清晰，包括操作步驟、注意事項(xiàng)、錯(cuò)誤排除等內(nèi)容，幫助使用者更好地理解和掌握操作方法。

自動(dòng)化功能：串聯(lián)諧振裝置應(yīng)該具有一定的自動(dòng)化功能，例如自動(dòng)測(cè)量、自動(dòng)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)、自動(dòng)分析測(cè)試結(jié)果等，減少了使用者的工作量和操作難度。

遠(yuǎn)程控制：為方便用戶，裝置可以支持遠(yuǎn)程控制，使用者可以通過計(jì)算機(jī)或移動(dòng)設(shè)備遠(yuǎn)程操作裝置，不必親自前往現(xiàn)場(chǎng)。

易維護(hù)性：為了保證裝置的可靠性和穩(wěn)定性，需要定期對(duì)裝置進(jìn)行維護(hù)和檢修。因此，設(shè)計(jì)上應(yīng)該盡量考慮易于維護(hù)和檢修的方便性，如易于更換組件和調(diào)整參數(shù)等。

總之，通過設(shè)計(jì)一個(gè)易于操作的串聯(lián)諧振裝置，能夠?yàn)橛脩籼峁┓奖?、快速、可靠的測(cè)試體驗(yàn)，提高測(cè)試效率，減少操作難度，是非常重要的一點(diǎn)。

4 結(jié)束語

串聯(lián)諧振裝置是一種在電力高壓試驗(yàn)中被廣泛應(yīng)用的電路裝置，其主要功能是改變高壓電源輸出的電壓波形，通過串聯(lián)諧振電路的諧振作用，形成一個(gè)高壓穩(wěn)定的電壓波形。這種電路裝置被廣泛應(yīng)用于電氣設(shè)備的高壓絕緣試驗(yàn)中，以測(cè)試電氣設(shè)備的絕緣效果并保障電氣設(shè)備的安全可靠運(yùn)行。