高壓試驗中的串聯諧振裝置應用探究

王偉榮

(國網山東省電力公司菏澤供電公司,山東菏澤 274000)

高壓試驗中的串聯諧振裝置應用探究

王偉榮

(國網山東省電力公司菏澤供電公司,山東菏澤 274000)

串聯電纜具有大容量、長度長的特點,通過對串聯電纜實際試驗結果來看,傳統的直流耐高壓試驗已經不能完全滿足串聯電纜絕緣性能檢測的要求,而效果比較好的工頻試驗設備在面對串聯電纜大容量與長度條件下實際應用效果有限。串聯諧振裝置具有的良好適應性以及智能化等特點,使其已經成為高壓試壓中常用裝置。本網對串聯諧振裝置在高壓試驗中的應用進行了分析。

高壓試驗 串聯諧振 絕緣檢測

高壓試驗是電力系統中最為常用的一種檢測電氣設備絕緣性的方法,電氣設備絕緣性能的高低,在很大情況下影響了電氣設備運行的安全性與穩定性,對電網的有效運行具有重要意義。隨著城鎮發展速度的加快,串聯電纜的長度與容量也在不斷增加,傳統的高壓試驗方式逐漸不能滿足實際需求。高壓試驗工作量大,串聯諧振裝置更適用于串聯電纜長度與容量特點,并且裝置具有自重輕、體積小以及操作方便等特點,對提高高壓試驗效果具有良好效果。

1 串聯諧振裝置概述

串聯諧振裝置主要由變頻控制器、電抗器、勵磁變壓器以及電容分壓器等組成,以串聯諧振原理為基礎,通過電抗器電感與視頻電容達到串聯諧振的目的,在被試品上獲得所需高電壓帶電流,最后將電壓加到高壓試驗裝備上,完成對電氣設備絕緣性能的檢測[1]。串聯諧振裝置在設計上具有一定的特點,采用了調節電源頻道的方式,將串聯諧振實驗裝備與被試品電容的諧振產生交流試驗電壓。一般情況下,串聯諧振試驗裝置所具有的調頻諧振裝置可以進行多支分開設計,將其分為n節,這樣不但可以滿足高電壓,以及小電流電氣設備試驗需求,而且可以滿足較低電壓等級交流耐壓試驗的要求,與其他試驗裝置相比,其在高壓試驗中的應用具有比較好的效果。

2 高壓試驗中串聯諧振裝置應用原理

結合串聯諧振裝置在高壓試驗中應用的情況,串聯諧振裝置通過利用諧振電抗器容性與電感,和被實驗設備進行串聯諧振,進而能夠在被實驗電氣設備上獲取試驗所需要的高電壓,其動作的基本原理如圖1所示。通過對動作原理的分析,可以確定Uc=I/ωC,UL=I*R,U=UC+UL+UR,其中當LRC串聯回到電路中的感抗與被實驗設備的感抗完全相等時,電流感中磁場能量與被實驗設備電容中能量存在完全互補的情況,被試驗電氣設備所需功率則由電抗器供給,電源最終只提供有限的損耗[2]。其中,在電源電壓與諧振中電流相位相同,并且電力感上電壓與電容上電壓大小相等時,相位會變為相反。另外,通過對串聯諧振裝置動作原理的分析,確定當ωL=1/ωc時,串聯諧振頻率為f=1/2π/LC,電路將會出現串聯諧振,通過電壓提供的較小電壓,就可以得到被試驗電氣設備上能量很大的電壓,并且此種的電源頻率為串聯諧振頻率。

3 串聯諧振裝置在高壓試驗中應用措施

3.1 電纜試用應用效果

城鎮發展速度的加快,導致電網長時間滿負荷運行,這樣在運行過程中機會出現不同故障與事故,降低了電纜運行的安全性與穩定性。為了保證電纜運行效果滿足社會發展需求,必須要采取交流耐壓試驗來對各電氣設備絕緣性進行檢測,代替傳統直流耐壓試驗,以免直流試驗的累積效應對電纜造成不良影響。應用串聯諧振裝置來進行絕緣電纜高壓試驗,主要具有幾個方面的優點:首先,在較高的電壓情況下,直流耐壓試驗不能有效測定相間存在的絕緣缺陷。其次,電阻率受在一定情況下會受到溫度影響,而直流電場強度主要以電阻率為依據來分布,終端頭外部閃絡產生的行波很有可能會對電源絕緣造成損壞。最后,在線路電纜內容部,直流電壓極容易自身集起空間電荷,導致電纜附件沿著絕緣閃絡,整個過程中還會產生過電壓,造成局部電場的增強而形成絕緣弱點,進行試驗時可能會造成絕緣被擊穿,最終導致電纜被損壞。另外,隨著串聯線路的增多,電纜通常具有容量大、長度長等特點,選擇用調頻式串聯諧振裝置進行高壓試驗,可以利用其靈活性強以及易操作等特點,使交流耐壓試驗更符合電纜運行的實際情況。

3.2 氣體絕緣設備應用效果

氣體絕緣設備的安裝具有一定的安全威脅,即在設備運輸過程中,因為撞擊以及振動等原因,導致氣體絕緣設備各元件出現松動、磨損以及移位等情況,影響設備安裝效果?；蛘呤窃跉怏w絕緣設備安裝過程中,受密封、聯結等工藝影響,導致安裝結果不能滿足要求,例如常見的電氣表層刮損、安裝錯位等。

3.3 發電機交流耐壓試驗中應用

發電機工頻耐壓時電容電流量,以及定子繞組對地電容量等相間電容量大,在對其進行高壓試驗時,如果只是采用普通的大容量試驗設備,受設備結構以及質量等因素影響,在進行試驗時,發電機定子繞組絕緣被擊穿時故障點短路電流會增大,導致鐵芯被燒損,影響整個設備的正常使用,最終會造成重大的經濟損失。為保證發電機正常運行,在對其進行交流耐壓試驗時,應保證試驗電壓頻率符合工頻耐壓電容電流量要求,避免電動機鐵芯因為電流的增加而被燒毀,降低經濟的損失。針對此種情況,可以選擇用串聯諧振裝置對鐵芯氣隙進行調節,達到改變電感的目的,進而可以實現工頻諧振。

4 結語

高壓試驗是檢測電氣設備絕緣性能的重要手段,是保證電網中各組成設備正常運行的有效方式,受串聯電纜容量與長度等特點影響,傳統的試驗裝置已經不能滿足檢測要求。通過對串聯諧振裝置的研究,結合其特征以及動作原理,將其應用到不同設備的高壓試驗中,在提高試驗效率的基礎上,能夠有效降低現場試驗工作量。

[1]潘亦斌.高壓試驗中串聯諧振裝置應用研究[J].企業技術開發,2013(Z3):96-98.

[2]孫建軍.簡析高壓試驗中串聯諧振裝置的應用效果[J].科技創新與應用,2013(14):67-68.