淺談變頻串聯諧振在電力工程中的應用

王云電

摘 要：變頻串聯諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品電容實現電容諧振，在被試品上獲得高電壓、大電流，是當前高電壓試驗的一種新的方法與潮流，在國內外已經得到廣泛的應用。本文著重介紹變頻串聯諧振在工程應用中的要點并例舉某變電站工程110kV GIS設備交流耐壓試驗應用情況。

關鍵詞：變頻；串聯諧振；電力工程；應用

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0114-01

1 引言

按照國【電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準】的規定，要求對GIS系統、SF6開關、電流互感器、電纜、套管等容性設備交流耐壓試驗，現在大都采用調頻式（30-300Hz）串聯諧振試驗設備進行該項試驗。串聯諧振試驗設備，可以得到更高的品質數（Q值），并具有自動調諧、多重保護，以及低噪音、靈活的組合方式（單件重量大為下降）等優點，既可滿足高電壓、小電流的設備試驗條件要求，又可滿足低電壓、大電流的設備試驗條件要求，適用范圍較寬。

2 變頻串聯諧振福州某220kV變電站GIS交流耐壓試驗中的應用

2.1 概況

本工程為新建工程，110kV部分采用GIS設備。110kV GIS主接線形式為雙母線，共9個間隔，其中斷路器間隔7個，母線設備間隔2個。GIS型號110kV型號為ZF6-126CB，屬于氣體絕緣金屬封閉開關設備。

2.2 試驗目的

通過交流耐壓試驗，考察GIS現場安裝后的絕緣水平，發現和排除可能出現的以下問題：（1）運輸過程中的機械振動可能導致的GIS元件或組裝件內緊固件松動或相對位移。（2）安裝過程中，在連結、密封等工藝處理方面的可能失誤，導致電極表面刮傷或安裝錯位引起電極表面缺陷。（3）空氣中懸浮的塵埃、導電微粒雜質和毛刺等在安裝現場難以徹底清理。（4）可能出現的將工具、螺栓、墊片等遺留在GIS內的情況。

2.3 試驗方法

（1）導體對外殼耐壓：試驗電壓由施加電壓的GIS間隔出線側套管處分相施加到導體，同時其他兩相接地（視負載容量也可三相并聯對地）；（2）斷路器斷口耐壓：斷口兩側三相各自短接，試驗電壓施加在一側，另一側接地；（3）試驗電壓根據現場條件選定的GIS間隔出線側套管處分相分別施加到導體，通過對GIS設備的操作，整個試驗過程保證使GIS每個部件都至少施加一次試驗電壓。

2.4 試驗過程及出現的問題

2.4.1 被試設備電容的測量及試驗電流，試驗容量的估算

按照126kV GIS主接線圖：調整一次設備狀態。用介損儀在1#主變110kV側測得該狀態下各相分別對地的電容量為：B、C相接地狀態下的A相的電容量16.98nF，A、C相接地狀態下的B相的電容量16.48nF，A、B相接地狀態下的C相的電容量16.63nF，根據f=，在電容量一定，電感量一定的情況下，計算出試驗的頻率。

試驗注意要點：如果，計算出的頻率大于試驗時的實際頻率很多，這時要注意被試品的的電容量是否起了變化。頻率和電容量成反比的。頻率越高，那么電容量就越低。相反亦然。

2.4.2 交流耐壓試驗加壓程序

第一階段：即“老練凈化”，目的是清除GIS內部可能存在的導電微粒、微量雜質和導體表面毛刺。

第二階段：在“老練凈化”結束后，GIS試驗電壓升至現場交接試驗電壓停留1分鐘，然后退回零位。

2.4.3 加壓過程出現的問題及排查

在對設備的A相進行試驗工程中，被試品放電，試驗設備因故障顯示停止。現場采用了排除法，對設備的斷開點進行了調整，查出故障的方位，把被試品故障的位置解體，發現A相的母線有明顯的擊穿痕跡，作業人員現場分析原因為A相母線上，有粗糙的毛刺，引起了擊穿放電。如圖1所示。

2.5 問題處理及試驗記錄

在交流耐壓試驗過程中，B、C相試品未發生閃絡、放電和試驗前后絕緣電阻無明顯變化現象。針對A相母線導體，現場進行處理后重新試驗，在交流耐壓試驗過程中，A相試品未再發生閃絡，放電和試驗前后絕緣電阻也無明顯變化現象，證明本次交流耐壓試驗通過。

（1）110kV導體對外殼，試驗數據如表1所示。

（2）110kV斷路器斷口耐壓試驗。

1#主變110kV側斷路器斷口耐壓試驗，試驗數據如表2所示。

3 結語

變頻串聯諧振工作在諧振狀態，當被試品的絕緣點被擊穿時，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗電流的數十分之一。發生閃絡擊穿時，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。其恢復電壓的再建立過程很長，很容易在再次達到閃絡電壓斷開電源，所以適用于高電壓、大容量的電力設備的絕緣耐壓試驗，如：GIS變電所、高壓交聯電力電纜、發電機、大型變壓器、隔離開關、互感器等。

參考文獻

[1]南京蘇特有限公司《ST3958-1875/375調頻式串聯諧振耐壓試驗裝置》說明書.

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