諧振在高壓試驗中的應用分析

馬曉薇,樊培培

（國網安徽省電力公司檢修公司,合肥 230001）

諧振在高壓試驗中的應用分析

馬曉薇,樊培培

（國網安徽省電力公司檢修公司,合肥 230001）

在電力系統中，諧振是經常會遇到的現象，被廣泛的應用在高壓試驗中。只有明確諧振的原理，了解高壓耐壓試驗中的諧振原理，才能充分掌握諧振在高壓試驗中的應用方法與無功補償，并通過高壓試驗結果進行驗證，保證無功補償量才能符合試驗要求。本文將對諧振在高壓試驗中的應用進行分析，旨在為變壓器的局部放電試驗提供有價值的理論參考。

諧振；高壓實驗；無功補償

1 引言

在電力系統中，進行高壓試驗時需要對場強狀態進行模擬，將交流電壓與運行狀態比較，找到故障出現的位置。在對電氣設備的絕緣強度進行檢測時，通常會使用交流耐壓的試驗方式，這種方法能夠有效的檢測出設備絕緣強度，試驗結果直接決定了電氣設備是否能夠順利投入使用。近年來，電力系統面臨的壓力正在不斷增加，想要提高電力系統在運行過程中的安全性，必須積極的應用交流耐壓試驗，發揮其重要作用。但是，大部分電氣設備在進行耐壓試驗是必須提升容量或體系，在現場進行試驗的難度較大，因此，我們需要通過諧振法來完成交流耐壓試驗，以滿足現場試驗的要求。

2 諧振原理

當電路中同時存在電容與電感時，就會出現一些特殊的狀態，就形成了諧振電路。根據電感與電容的關系，我們可以將諧振分為并聯和串聯兩種方式，以這兩種連接方式為基礎，還可以設計出許多不同形式的諧振電路。將這些諧振電路應用在高壓試驗中，其中的電感元件大部分使用的是充油電抗器，這種電抗器的電感值是不會發生變化的，并具有一定的電阻，但是，其自帶的電阻相對較小，可以忽略不計。在進行現場實驗時，由于受到交流作用的影響，測試對象大部分會顯示為容性設備，組成負載電容，因此，諧振的產生原因是由于電源具有調幅或調頻特點，以滿足電流或電壓試驗的要求。

3 諧振在高壓試驗中的應用

（1）耐壓試驗中的應用。在目前的高壓試驗中，電路中的高壓通常需要由串聯諧振電路產生，再將這個產生的高壓應用在耐壓試驗中。在變電站正常運行時，其中的斷路器、間隔設備、隔離開關等裝置均具備容性裝置的特點，在對這部分裝置進行試驗時可采用電壓諧振。在高壓耐壓試驗過程匯總，可以通過勵磁變提供有功，再利用電抗器來實現無功補償，以確保試驗的順利進行。這樣做的原因如下：在諧振電路的運行過程中，不會出現無功消耗，因此，只有改變勵磁變壓器的變比發生改變，才能夠實現改變電路中輸出電流與電壓的目的，滿足實驗對電路的要求。

（2）低壓繞組耐壓試驗。以500千伏的變電站為例，這種變電站中使用的變壓器為500千伏單相無勵磁調壓變壓器，這種變壓器的額定容量為120/167/250兆伏安。在進行實驗時需要使用的設備主要有勵磁變壓器、變頻諧振電源以及高壓電抗器等。按照實驗的具體要求，在進行這些設備的出廠試驗時，試驗電壓需要設定為60千伏。在主變壓器的試驗報告中，必須包含電路中的低壓繞組對高壓繞組與中壓繞組以及地電容量，同時也包含高壓繞組與中壓繞組對低壓繞組以及地電容量。在進行低壓繞組的耐壓試驗時，使用的單節的串聯電抗器，這種電抗器的參數為L=400H，根據相關公式進行計算，可以得出電抗器的諧振頻率是43.2赫茲，電流值是1.1安培[1]。而在進行中性點耐壓試驗時，同樣需要1節L=400H的串聯電抗器，通過理論計算，可以得出諧振頻率為57.9赫茲，電流為0.8安培。耐壓試驗的電源需要采用頻率為50-110赫茲的變頻電源，試驗的時間需要1分鐘，將線圈短接在端頭上，并將非測試線圈接地。其試驗結果為低壓繞組諧振頻率是44.1赫茲，而中性點的諧振頻率是59.9赫茲。以上試驗結果表明，試驗頻率小于計算得出的頻率，造成這種現象的原因可能是因為用于測量的分壓器電容與回路雜散參數不同。

（3）局部放電試驗。在對變壓器進行放電試驗的過程中，用于試驗的電路可以選擇電流諧振電路。局部放電試驗的作用是對絕緣特性進行無損探傷，通過這項試驗，能夠發現絕緣部分存在的薄弱環節，是常用的絕緣性試驗，是一種檢驗絕緣性的有效方法。在通過計算得出變壓器容量的過程中，需要將高壓側的對地電容換算為成低壓側的對地電容，其中包括低壓側對地電容。通過理論計算，得出的低壓對地電容值是25納法，低壓側對地的電容值是331納法。在進行試驗時，需要使用4個1串，共2串的并聯補償電抗器，支路的電感量是4.8H，進行理論計算后，可以得出電源的諧振頻率是128赫茲；高壓側等效容性無功消耗是2548千伏安[2]。想要達到試驗中無功補償與無功消耗的平衡狀態，必須保證無功補償≧Qc，在進行理論計算后，可以得出電抗器的無功補償為425千伏安。并聯補償電抗器額定功率是800千伏安,所有電抗器的最大無功是3200千伏安。電抗器A的補償電流為22安培，符合實際狀態。試驗頻率是140赫茲，與理論值存在12赫茲的差異，電感補償是1840千伏安。電抗器補償量是2486千伏安，補償效率為74%左右。通過這種現象可以看出，回路的補償量有所欠缺，電壓與電流的角度為負數，更加符合諧振現象。加壓到最高電壓耗費的時間是45秒，在短時間的耐壓過程后，電壓迅速減小，電抗器可以正常運行[3]。

4 高壓試驗的注意事項

（1）控制好電抗器兩端電壓。在進行高壓試驗時，連接方式為串聯諧振，并且電壓必須高于額定電壓，一旦出現電感品質因數過大的現象，電抗器兩端的電壓必須保證在規定的范圍內，在需要的情況下可以增加電抗器數量。

（2）控制好電抗器電流。在電容與電感并聯諧振時，電流較大，可以通過調整并聯電感對電路中的無功補償進行控制，但是，為了防止出現電抗器損壞的現象，必須保證電抗器中的電流值在額定值以下。

（3）對試驗頻率進行嚴格的控制。在進行諧振高壓試驗時，所應用的理論依據需要在進行理論計算后獲得，而在局部放電試驗中，回路可能不是完全諧振，所以，必須對試驗頻率進行嚴格的控制，以保證頻率接近計算值。

5 結束語

綜上所述，根據諧振的原理，在高壓試驗中應用諧振的過程中，必須控制好電抗器兩端電壓與電抗器電流，并對試驗頻率進行嚴格的控制。

[1]吳麗娜,劉觀起.諧振接地系統單相故障仿真與分析[J].電力科學與工程,2014(07).

[2]趙金明,段肖華.變頻串聯諧振技術在高壓電纜交接試驗中的應用[J].電網與清潔能源,2012(04).

[3]林志軍.變頻串聯諧振試驗裝置在真空斷路器耐壓試驗中的應用[J].科技創新導報,2012(27).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.164