串聯(lián)諧振耐壓試驗問題分析

許衛(wèi)星

1、背景

隨著龍鋼公司的發(fā)展，生產(chǎn)線逐漸擴展，電氣設(shè)備也隨之投入運行。因此，電氣設(shè)備的預(yù)防耐壓試驗工作也呈常態(tài)化趨勢。此項試驗不僅成為目前掌握設(shè)備狀態(tài)、進(jìn)行設(shè)備風(fēng)險評估的最有效辦法，也是發(fā)現(xiàn)排除設(shè)備隱患，是確保電氣設(shè)備健康運行的主要方法。而直流耐壓不能反映實際工況下的電場分布，難以發(fā)現(xiàn)高壓電氣設(shè)備的內(nèi)部隱患，因為直流電壓下，電器元件上電壓是按照電阻分布，在交流電壓下，電器元件上的電壓是按照介電常數(shù)分布，它反映實際運行情況。

現(xiàn)有的RCX串聯(lián)諧振耐壓試驗設(shè)備，針對出現(xiàn)無法達(dá)到被試品預(yù)設(shè)試驗電壓進(jìn)行分析，根據(jù)諧振原理，f=1/2∏√LC 回路產(chǎn)生諧振，此時試品上的電壓是勵磁變壓器高壓端輸出電壓的Q倍（Q為系統(tǒng)品質(zhì)因數(shù)），即電壓諧振倍數(shù)，一般為幾十到一百以上，先通過變頻電源的輸出頻率使回路發(fā)生串聯(lián)諧振，在回路諧振的條件下，調(diào)節(jié)變頻電源輸出電壓，使試品電壓達(dá)到試驗值，但在某些被試品試驗中，出現(xiàn)滑壓（迅速下降），超壓（超出預(yù)設(shè)電壓）及無法達(dá)到被試品電壓的情況，分析解決如下：

串聯(lián)諧振原理圖（1） 串聯(lián)諧振實際接線圖（2）

2、前期采取措施

2.1 預(yù)防措施

試驗前測試被試設(shè)備非破壞性試驗項目是否合格，如絕緣電阻檢測，保證其絕緣電阻大于0.5兆歐，（電力規(guī)程規(guī)定1兆歐/KV），電動機其測量吸收比R15/R60，大于1.3，直流電阻三相不平衡率小于2%。試驗前被試設(shè)備絕緣表面擦拭干凈，試驗設(shè)備及試驗外殼及非被試?yán)@組可靠接地，接地電阻不大于4歐姆，多油設(shè)備應(yīng)靜止6-12小時。 對于高壓試驗40KV以上進(jìn)行分階段升壓，為保證輸出容量，其勵磁變壓器及電抗器應(yīng)采取串并聯(lián)方式進(jìn)行，以上檢測及措施的落實，防止試驗未通過而造成的設(shè)備誤判。

2.2 應(yīng)急措施

當(dāng)上述措施不能完成耐壓試驗時，利用設(shè)備“緊急降壓”，恢復(fù)至初始狀態(tài)，檢查上述2.1步驟，如果合格，判斷被試品容抗及感抗，在被試品接線處并入電容器一組，來補償諧振回路中所需的容抗，以應(yīng)對緊急設(shè)備試驗，以確保正常生產(chǎn)（計算頻率及Q值較為復(fù)雜，應(yīng)提前摘錄被試設(shè)備銘牌進(jìn)行計算，做好預(yù)案）。

3、試驗方案制定分析實施

Q值是衡量串聯(lián)諧振最主要的參數(shù)，它與電源頻率f及電抗器電感L成正比關(guān)系，與代表整個回路的有功損耗電阻R成反比關(guān)系，由Wl=1/WC可知，試品的容抗決定了高壓電抗器的感抗，而Q=Wl/R，如試品是GIS或者多個獨立的設(shè)備，則可以分段試驗，以增大容抗，從而獲得更高的Q值。回路損耗的分析，根據(jù)Q=1/WRC=WL/R 由式可知，若要增加Q值，唯一的方法減少回路損耗，而回路損耗主要來自諧振裝置中的高壓電抗器及試品。

串聯(lián)諧振裝置的損耗，串聯(lián)諧振裝置中的有功損耗主要來自電抗器，因為高壓電抗器電感大而電流小。

不同的試品，Q值相差甚遠(yuǎn)，不同負(fù)荷的品質(zhì)因數(shù)如下圖

3.2 實施措施

3.2.1高壓引線損耗，在現(xiàn)場試驗中，往往因場地和試品位置的客觀因素的影響，高壓引線短則幾米，長則十幾米，這時高壓引線的電場強度超出空氣的擊穿強度，導(dǎo)線表面就會產(chǎn)生強烈的電暈放電，這將對試驗回路的Q值造成不可忽略的損失。須采用大直徑高壓引線或一般較高電壓輸出時，采用高壓防暈線（一般不超過5米）。

3.2.2改變勵磁變壓器接線輸出方式，主要根據(jù)被試品的試驗電壓UCX與試驗電流ICX來選擇。公式：（UCX=Q*Ue Icx=wCUcx ），同時檢查勵磁變壓器高低壓線圈通斷，低壓繞組阻值A(chǔ)1X1 A2X2 高壓繞組每個輸出端對高壓尾及電抗器繞組通斷檢查，電容分壓器高低壓電容臂通斷，一針對芯 、二針對外殼分別導(dǎo)通，一針對二針絕緣。

3.2.3 電抗器與試品電容量不匹配，試品損耗較高時，系統(tǒng)Q值（品質(zhì)因數(shù)太低）加裝電容器或電抗器，加大回路容量，同時提高勵磁變壓器輸出電壓，干燥處理被試品，提高絕緣強度，減少回路有功損耗。

串聯(lián)諧振設(shè)備主要運用于被試品主絕緣耐壓。其中根據(jù)兩種不同形式的試驗，對電抗器的配置要求也不相同。

4、分析結(jié)論：

對于頻率沒有特殊要求的試驗 ，如：電纜試驗 、高壓開關(guān) 、隔離刀閘、GIS組合電器等。根據(jù)試驗標(biāo)準(zhǔn)選擇試驗電壓，并根據(jù)試驗電壓考慮電抗器的組配。 也可以結(jié)合現(xiàn)場需求靈活配置電抗器的個數(shù)，提高工作效率。