串聯(lián)諧振在高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)中的應(yīng)用

費(fèi)旋

摘要：在高壓電氣試驗(yàn)中，串聯(lián)諧振的應(yīng)用使得試驗(yàn)對(duì)電源容量的要求降低到最小，而且還能夠有效保護(hù)試驗(yàn)品的安全，因而有必要對(duì)其在高壓電氣試驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行研究、分析，以期為高壓電氣試驗(yàn)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：串聯(lián)諧振；高壓電器；電氣試驗(yàn)；絕緣系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM132；TM506文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095－6835（2014）08－0036－01

高壓電氣試驗(yàn)主要是針對(duì)電力系統(tǒng)中絕緣系統(tǒng)設(shè)備的安全進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)，在日常運(yùn)行過程中也要定期對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)。交流耐壓試驗(yàn)是高壓電氣試驗(yàn)中較為常見的試驗(yàn)方法，但這種試驗(yàn)對(duì)電源和設(shè)備的要求較高，串聯(lián)諧振設(shè)備在其中的應(yīng)用則大大降低了交流耐壓試驗(yàn)的難度，使試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，所以，有必要對(duì)串聯(lián)諧振在高壓試驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行分析、研究。

1串聯(lián)諧振概述

在高壓試驗(yàn)中，串聯(lián)諧振的應(yīng)用是利用R-L-C串聯(lián)電路產(chǎn)生諧振，使電流和電源電壓相位相同，產(chǎn)生無功電壓相同、相位相反的效果，這樣整個(gè)電路就會(huì)呈現(xiàn)阻性。其中，諧振電流的大小取決于電阻的大小，而其諧振頻率則是由電路參數(shù)L和C來調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)這兩個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)串聯(lián)諧振。由此可以看出，要想在高壓試驗(yàn)中應(yīng)用串聯(lián)諧振技術(shù)，首先應(yīng)該具備的諧振設(shè)備包括兩個(gè)部分，即電抗器和電容器。其中，電抗器產(chǎn)生電感（L），而電容器產(chǎn)生電容（C），通過調(diào)節(jié)L和C的數(shù)值使得外加電源信號(hào)頻率與電路的固定頻率一致，這時(shí)，電路就會(huì)產(chǎn)生諧振。出現(xiàn)諧振時(shí)，電容和電感上所獲得的電壓值是最大的，這樣就可以利用最大電壓值對(duì)電力設(shè)備的試驗(yàn)品進(jìn)行試驗(yàn)，以達(dá)到試驗(yàn)的目的。具體來說，整個(gè)串聯(lián)諧振設(shè)備主要包括變頻調(diào)壓電源、勵(lì)磁變壓器、高壓電抗器和高壓分壓器等。其中，變頻調(diào)壓電源主要是在試驗(yàn)中提供可調(diào)節(jié)頻率和幅值的電壓，具有過壓保護(hù)、放電保護(hù)和過流保護(hù)等多種保護(hù)功能。勵(lì)磁變壓器則能夠?qū)⒆冾l電源中的輸出電壓升高到試驗(yàn)要求的電壓，以使變頻電壓符合諧振要求。高壓分壓器是用來測(cè)量試驗(yàn)電壓、保護(hù)信號(hào)的；而高壓電抗器則是諧振回路中不可缺少的部件，是產(chǎn)生諧振的重要工具。當(dāng)系統(tǒng)頻率和電源頻率一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振。

2串聯(lián)諧振在高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)中的應(yīng)用

從上述分析中可以看出，在串聯(lián)電路中，產(chǎn)生諧振的方法主要是通過調(diào)整電容C和電感L的大小來實(shí)現(xiàn)的，所以，在具體應(yīng)用串聯(lián)諧振設(shè)備的過程中，在實(shí)施試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)壓器的額定電壓為220 V，額定容量為5 kVA，升壓變壓器的額定電壓為200 V或8 000 V。其中，調(diào)諧電感L參數(shù)，單支電感的電壓為50 kV，電流為0.58 A，3支串聯(lián)電感的電壓為150 kV，電流為0.58 A，諧振電容為10 999 pF；調(diào)諧電容C參數(shù)值如下，單支電容的電壓為50 kV，電容上有1 000 pF、3 000 pF、6 000 pF和10 000 pF四種規(guī)格。由此可知，不同值數(shù)的電容量不同。

在具體試驗(yàn)過程中，將試驗(yàn)設(shè)備和諧振設(shè)備安置在相應(yīng)的套管位置后對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，并在試驗(yàn)場(chǎng)地周圍裝設(shè)圍欄。在試驗(yàn)開始前，先對(duì)絕緣電阻進(jìn)行測(cè)試，并準(zhǔn)備三相四線的試驗(yàn)電源，盡量保持電流和電壓的穩(wěn)定。在對(duì)每一相電源進(jìn)行測(cè)試時(shí)，其他兩相應(yīng)該首尾接地，以保證電路的安全。然后，根據(jù)交接試驗(yàn)和出廠數(shù)據(jù)對(duì)每相電容量進(jìn)行折算，在計(jì)算相應(yīng)的電感值時(shí)，具體的數(shù)值可參考上面提到的電容和電感數(shù)據(jù)，之后根據(jù)電感和電容數(shù)據(jù)對(duì)相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行配置，然后將勵(lì)磁變、分壓器、操作箱等連接好，待檢查各項(xiàng)設(shè)備連接和設(shè)置確定沒有問題后打開電源實(shí)施試驗(yàn)。在試驗(yàn)時(shí)，要先對(duì)高壓電氣設(shè)備的絕緣性能進(jìn)行測(cè)量，檢查合格后，將試驗(yàn)設(shè)備接入串聯(lián)諧振電路當(dāng)中。將電源接通，將諧振系統(tǒng)啟動(dòng)后，進(jìn)入操作界面并對(duì)分壓器的試驗(yàn)時(shí)間、電壓和電壓等級(jí)等進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后就可選擇自動(dòng)調(diào)諧項(xiàng)。這時(shí)，諧振系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)開始進(jìn)行調(diào)諧，變頻電源會(huì)在30～300 Hz之間進(jìn)行自動(dòng)掃描，并開始尋找諧振點(diǎn)。當(dāng)產(chǎn)生諧振后，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)在諧振情況下設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行升壓操作，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行高壓測(cè)試試驗(yàn)，然后在1 min后系統(tǒng)會(huì)開始自動(dòng)降壓，這樣就完成了一相試驗(yàn)，其他高壓設(shè)備試驗(yàn)依上述內(nèi)容進(jìn)行。

在進(jìn)行加壓試驗(yàn)的過程中，試驗(yàn)人員還應(yīng)該注意以下三個(gè)問題：①由于試驗(yàn)過程中電壓值過高，因而在試驗(yàn)前要提前做好安全防護(hù)準(zhǔn)備，做好相應(yīng)的安全防范措施。同時(shí)，要明確試驗(yàn)人員的職責(zé)和分工，確保在試驗(yàn)過程中安全措施的周密性，以免高壓電傷及試驗(yàn)人員。②在試驗(yàn)過程中，升壓變壓器和電感器之間會(huì)出現(xiàn)互感影響，所以，為了減少兩者之間的影響，以保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在電感器和升壓變壓器的安排上，應(yīng)將兩者之間的距離設(shè)置在1.5 m以上，以消除兩者之間的互感影響。③試驗(yàn)人員在實(shí)施試驗(yàn)前，應(yīng)該對(duì)分壓器的數(shù)字電壓表進(jìn)行檢查，查看其是否出現(xiàn)電池電壓不足的情況。當(dāng)電壓表顯示電池電壓不足時(shí)，應(yīng)該及時(shí)更換電池，以保證數(shù)字電壓表能夠正常工作，準(zhǔn)確顯示分壓器的電壓值。

3結(jié)束語

在高壓試驗(yàn)中，串聯(lián)諧振技術(shù)的應(yīng)用能夠有效減小試驗(yàn)所需要的電源容量，同時(shí)，串聯(lián)諧振設(shè)備的質(zhì)量較輕，與原來的變壓器相比，它能夠有效減小高壓試驗(yàn)的質(zhì)量，具有電源容量小、安全、可靠、裝卸方便等優(yōu)點(diǎn)，能夠有效提高高壓試驗(yàn)效率，使電力設(shè)備能夠盡早投入到電力系統(tǒng)的運(yùn)行中。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕

Series Resonant High Voltage Electrical Equipment Used in the Test

Fei Xuan

Abstract: In the high voltage electrical test, the application makes the test series resonant power supply capacity required to reduce to a minimum, but also to effectively protect the safety testing products, it is necessary to study its application in high voltage electrical testing, analysis, in order to provide technical reference for high voltage electrical testing.

Key words: series resonance; voltage electrical; electrical test; insulation system