變頻串聯諧振試驗裝置在真空斷路器耐壓試驗中的應用

摘要：本文通過分析山鋁35KV南變改造項目中，變頻串聯諧振耐壓試驗裝置在35KV真空斷路器耐壓試驗中發生的問題，論述了變頻串聯諧振試驗裝置與傳統工頻耐壓試驗裝置的異同，及在試驗中應注意的事項。

關鍵詞：變頻串聯諧振 工頻耐壓試驗 真空斷路器

中圖分類號：TM132 文獻標識碼；A 文章編號國：1674-098X（2012）09（c）-0101-01＼

1 35kV真空斷路器利用變頻串聯諧振試驗裝置進行耐壓試驗的過程

本項目新上的KYN61-40.5kV高壓配電柜中，有10臺手車上裝有真空斷路器。根據GB50150《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》的要求，真空斷路器必須進行交流耐壓試驗。對于35kV真空斷路器的耐壓試驗，應用經驗較少，對我們來說還是第一次。為了慎重起見，我們要求施工單位首先先在部分斷路器上進行試打。真空斷路器的耐壓試驗需要在分閘和合閘狀態下分別測試對地、相間及斷口耐壓。查閱GB50150《電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準》斷口耐壓的試驗電壓值并未直接給出，只是說明“當在分閘狀態下進行時，真空滅弧室斷口間的試驗電壓應按產品技術條件的規定，試驗中不應發生貫穿性放電”。為了進一步明確試驗電壓標準，我們參考了2008年版華北電力集團公司的《電氣設備交接和預防性試驗規程》，規程規定35kV真空斷路器出場試驗電壓為95kV，交接試驗電壓標準為85kV。確立了試驗標準后，施工單位按照試驗裝置的說明書要求進行接線后，即進行試驗，

被測的第一臺斷路器順利通過了對地及相間耐壓試驗，但在測試斷口的時候發生了問題，根據規程要求交流耐壓試驗時加至試驗電壓后的持續時間應為1min。而第一個真空泡子斷口加壓至85kV后，只持續了不到10sec即發生放電，同時設備報告試驗未通過。換第二個真空泡子后則剛剛加壓至85kV即放電，第三個真空泡子則直接加不到80kV。這個結果令我們很震驚，于是在換一臺斷路器繼續做，結果與第一臺差不多，不合格率100%。

2 試驗結果的分析

根據經驗我們對試驗步驟和數據進行了分析。經檢查試驗操作人員的試驗設備參數配置正確，接線無誤，線路壓接牢固，安全距離足夠，系統接地良好，升壓過程中采用自動調諧、自動升壓，諧振頻率和高壓電流均在正常范圍內。系統放電時能聽到清脆的放電聲，但儀器無電流突變的顯示。該部分35kV配電設備是通過招投標從正規廠家采購來的，真空泡子從生產廠家出廠時打過一次耐壓，在成套開關廠出廠時又打過一次耐壓，兩次耐壓試驗資料齊全，試驗結果合格（試驗電壓95kV），而本次交接試驗出現如此大范圍的不合格現象，不應該是斷路器的質量問題。

為了確認這個看法，查出原因，我們又從他處借來一套工頻耐壓試驗系統，該系統主要由接觸式調壓器及操作臺組成，經過使用該裝置進行試驗，雖然實驗過程中也發生了小的放電現象，但最終都通過了試驗。兩套試驗裝置，兩個截然不同的試驗結果，到底信任哪一個，成為擺在我們面前的一個難題。

從試驗原理來看，串聯諧振試驗裝置主要是利用了電路的串聯諧振原理，諧振是由電阻（R）、電感（L）、電容（C）元件組成的電路在一定條件下發生的一種現象。首先，我們來分析R、L、C串聯電路發生諧振的條件和諧振時電路的特性。在正弦電壓U作用下，其阻抗為：

當時，電路阻抗Z（ωo）=R為純電阻。電壓和電流同相，我們將電路此時的工作狀態稱為諧振。

工程上常用特性阻抗與電阻的比值來表征諧振電路的性能，并稱此比值為串聯電路的品質因數，品質因數又稱共振系數，有時簡稱為Q值。它是由電路參數R、L、C共同決定的一個無量綱的量。在電路Q值較高時，電感電壓和電容電壓的數值都將遠大于外施電壓的值，所以串聯諧振又稱電壓諧振。而當電路發生突變，比如發生了放電現象、發生變化或C及L變化時，就破壞了產生諧振的條件，那么是不是這個原因造成了串聯諧振耐壓試驗的失敗呢？

3 問題的解決

在對試驗過程進行分析的同時，我們把試驗發生的相關問題分別反饋給了開關廠以及串聯諧振耐壓試驗裝置廠家，兩家單位對此事均十分重視，第一時間派人到達現場。通過向開關廠了解，在出廠前工頻耐壓試驗合格無誤，經過串聯諧振試驗裝置廠家現場檢查，試驗裝置各部件工作正常，未發生故障。此時我們決定把真空泡子從手車內取出進行試驗，取出后發現真空泡子上布滿塵埃，將塵埃清理后再利用串聯諧振耐壓試驗裝置進行斷口耐壓試驗，結果符合要求，另外換其他真空泡再做，同樣合格。如此一來情況就十分明了了。

在第一次串聯諧振耐壓試驗時，由于爬電距離較大，因此在相間和對地試驗時均未發生問題，在斷口試驗時，由于爬電距離減少加上真空泡子外部蒙塵，從而發生了輕微的外部放電現象，外部放電造成系統失諧，在試驗裝置報高壓閃爍，再找不到其他問題時，自然判斷試驗未通過。而第二次利用工頻耐壓試驗裝置時，不存在失諧問題，當發生輕微的外部放電時，系統仍能維持電壓，經過放電電弧燒灼灰塵被清除，試驗得以通過，第三次試驗時由于引起放電的灰塵被清理，而真空泡子原本就沒有質量問題，試驗自然沒有問題。

4 結語

串聯諧振耐壓試驗裝置的出現，主要是為了解決原有高壓工頻耐壓試驗設備，體積大、重量沉，不能適應現代試驗體積小、重量輕、操作簡單的要求而發展起來的。在高電壓、大容量電氣設備及電力電纜的試驗中，串聯諧振試驗裝置具有非常明顯的優勢。而通過此次35kV真空斷路器的耐壓試驗，我們認為對于小于110kV電壓等級的小容量設備的耐壓試驗，還是采用非串聯諧振的傳統工頻耐壓試驗裝置為宜，畢竟其體積和重量有限，且在試驗過程中表現的更加可靠。另外耐壓試驗時現場環境十分重要，在粉塵大的環境下首先要對被測對象進行清理，否則對試驗結果的影響很大。