串聯諧振技術應用

柳榮

（攀鋼集團海綿鈦分公司，四川 攀枝花 617000）

串聯諧振技術應用

柳榮

（攀鋼集團海綿鈦分公司，四川 攀枝花 617000）

針對攀鋼建設規模的擴大，生產中的電力變壓器容量和電壓等級的提高，采用傳統的試驗方法不能滿足其要求，故采用串聯諧振試驗新技術，滿足了其試驗要求，取得了較好的經濟效益。

變壓器；串聯諧振；品質因數；阻抗

對于大型發電機、變壓器、GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)、交聯電纜等電容量較大的被試品的交流耐壓試驗，需要大容量的試驗變壓器和調壓器。工作現場經常難以辦到，即使有試驗設備也需動用大型汽車、吊車等，費時費力。故可以根據具體情況采用串聯諧振的方法來進行現場試驗。串聯諧振可以通過調節電感來實現，也可以通過調節頻率或電容來實現。但該試驗一般是針對現場大電容設備進行的，因而電容是確定的，一般采用調節電感或調節頻率來產生諧振，使被試品獲得高電壓。

1 串聯諧振的基本原理

圖1

2 串聯諧振在實際中的應用

在現場試驗中串聯諧振接線如圖2所示。

圖2

在工作實際中我們用到的串聯諧振設備是成都三和偉業電力設備有限公司生產的BPS-300KVar/45*6自動調頻串聯諧系統。該系統由變頻控制箱、勵磁變壓器、電抗器和電容分析器組成，利用電抗器和試品電容串聯組成LC諧振回路，通過調節輸出頻率，找到諧振點在被試品上獲得較高試驗電壓，它是用小容量低電壓的電源獲得高電壓大容量的輸出（表1、2）。

在實際中，可根據被試品的對地電容量的大小對高壓電抗器進行不同的串并聯的組合以獲得最佳的諧振頻率45～65Hz(因為比較接近工頻)。

勵磁變壓器為單相少油全封閉自冷式結構，采用美國阻燃β油（絕緣耐熱等級H級），它集中了干式及多油式變壓器的優點于一身，去掉了二者的缺點，具有小巧輕便、免維護、高可靠等優點。其高低壓繞組及鐵芯間均設有靜電屏蔽層，既作為勵磁變壓器，又可作為隔離變壓器，內置過壓保護，防止擊穿反擊。

表1 該成套設備的一些主要技術指標

勵磁變壓器抽頭的選擇：勵磁變壓器輸出抽頭共4檔，600V抽頭專供10kV電纜耐壓試驗用；2000V檔位專供35kV電纜耐壓試驗用。一般試驗時先使用較低電壓的檔位。當回路Q值較低時，使用較低檔位升不到試驗電壓時，可使用較高檔位使試驗電壓升到被試品所需的交流耐壓值。勵磁變壓器輸入抽頭為2檔，一般選擇250V檔位來試驗，當回路Q值較低時，使用250V檔位升不到試驗電壓時，除了可以在輸出端調整檔位，還可以降低輸入端的檔位，即選擇200V檔位，使試驗電壓升到被試品所需的交流耐壓值。

2010年我們部門負責對攀鋼礦業公司白馬選礦廠田家村110kV變電所主變進行交流耐壓試驗。

根據GB50150-2006，110kV繞組交接耐壓標準為160kV，35kV繞組交接耐壓標準為68kV，10kV 繞組交接耐壓標準為28kV。

當用傳統方法對110kV繞組進行交流耐壓時，I=UωC=160×103314×19630×10-12= 0.99A，至少需要的試驗變壓器容量S=U·I =0.99×160=158.4kVA,而要做成這么大容量的試驗變壓器體積是很大的，工藝比較復雜，運輸也極其不方便。故傳統方法在這種情況下不適用。

當用串聯諧振方法時，根據諧振頻率范圍45Hz160kV滿足要求。

這樣3個電壓等級的繞組用串聯諧振的方法按標準都完成了交流耐壓試驗任務。經過此種方法在工作實際中的應用，我們可以發現這種試驗方法有以下優點：

（1）所需勵磁變及調壓器的容量可以大大減少。利用高諧振電抗器和被試品進行諧振產生高電壓在整個試驗中勵磁變只需提供系統中所需要消耗的有功部分。

（2）設備的重量和體積放大大減小。減少制造工藝的復雜性。交通運輸方便，便于進行現場交流耐壓工作，比較實用。

不會出現恢復過電壓。被試品發生擊穿時，因失去諧振條件，高電壓立即消失，電弧即可熄滅，不會出現任何恢復過電壓。

（3）防止大的短路電流燒傷故障點。在串聯諧振狀態，當被試品的絕緣弱點被擊穿時，電流立即脫離諧振狀態，回路電流立即下降。而傳統試驗方法進行交流耐壓試驗時，立即上升幾十倍，兩者進行比較，短路電流相差很大。故串聯諧振試驗方法能有效找到試驗弱點，而又不會出現大的短路電流燒傷故障點的情況。

根據國標《GB50150-2006》電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準，交流耐壓比直流耐壓更接近實際，更能發現被試品的絕緣薄弱點，故以后的交流耐壓試驗逐漸取代直流耐壓試驗，成為主流方向。

表2 高壓電抗器的參數

[1]李建明、朱康.高壓電氣設備試驗方法.四川省電力試驗研究院[M].中國電力出版社，2001，8.

[2]郭中禮、于日浩.高壓電工實用技術.北京供電企業管理協會[M].機械工業出版社.1995.8.

[3]曹建忠.電氣試驗.中國電機工程學會城市供電專業委員會[M].中國電力出版社，2005.9.

[4]胡翔駿.電路分析第2版[M].高等教育出版社，2007.1.

[5]中國電力企業聯合會.GB50150-2006.電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準[M].中國計劃出版社，2006.6.

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