串联谐振装置在电力高压试验中的运用

串联谐振装置在电力高压试验中的运用
发表时间：2017-11-06T14:31:31.297Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：唐文忠
[导读] 摘要：在电网企业及变电站中，电力高压试验就是电力系统最直接有效的电气设备绝缘状态试验模式，它直接关系到电气设备的良性安全运行状态。

串联谐振装置是近年来才兴起的一种高压试验新手段，它十分适用于高容量、高电压的电容性试验交接，具有一定的预防性，也对电源容量不足等问题具有有效的防治对策。

另一方面，串联谐振装置占地小且重量轻，也符合目前诸如66kV、110kV、220kV 等各种型号电力变压器、GIS设备以
（国网宁夏电力公司检修公司宁夏银川 750001）
摘要：在电网企业及变电站中，电力高压试验就是电力系统最直接有效的电气设备绝缘状态试验模式，它直接关系到电气设备的良性安全运行状态。

串联谐振装置是近年来才兴起的一种高压试验新手段，它十分适用于高容量、高电压的电容性试验交接，具有一定的预防性，也对电源容量不足等问题具有有效的防治对策。

另一方面，串联谐振装置占地小且重量轻，也符合目前诸如66kV、110kV、220kV等各种型号电力变压器、GIS设备以及大型发电机组的实际技术需求。

关键词：串联谐振装置；电力高压试验；运用
1 串联谐振概述
在高压试验中，串联谐振的应用是利用R-L-C串联电路产生谐振，使电流和电源电压相位相同，产生无功电压相同、相位相反的效果，这样整个电路就会呈现阻性。

其中，谐振电流的大小取决于电阻的大小，而其谐振频率则是由电路参数L和C来调节，通过调节这两个参数来实现串联谐振。

由此可以看出，要想在高压试验中应用串联谐振技术，首先应该具备的谐振设备包括两个部分，即电抗器和电容器。

其中，电抗器产生电感（L），而电容器产生电容（C），通过调节L和C的数值使得外加电源信号频率与电路的固定频率一致，这时，电路就会产生谐振。

出现谐振时，电容和电感上所获得的电压值是最大的，这样就可以利用最大电压值对电力设备的试验品进行试验，以达到试验的目的。

具体来说，整个串联谐振设备主要包括变频调压电源、励磁变压器、高压电抗器和高压分压器等。

其中，变频调压电源主要是在试验中提供可调节频率和幅值的电压，具有过压保护、放电保护和过流保护等多种保护功能。

励磁变压器则能够将变频电源中的输出电压升高到试验要求的电压，以使变频电压符合谐振要求。

高压分压器是用来测量试验电压、保护信号的；而高压电抗器则是谐振回路中不可缺少的部件，是产生谐振的重要工具。

当系统频率和电源频率一致时，就会发生串联谐振。

2 串联谐振装置在电力系统运用的优点
1）串联谐振装置相对大功率调压装置具有更轻的重量和更小的体积，所以十分便于在现场进行随时试验。

而在它的电力系统中，只需要串联谐振电源提供很少的能耗就能满足设备的试验电压与容量1/Q，它的消耗仅仅占到普通实验装置的1/10左右。

2）它属于典型的谐振式电流滤波电路，可以在短时间内改善所输出的电压波形，改善设备输出电压可能存在的波形畸变问题，使得试验过程中的正弦波形质量更高。

如此一来，被试验设备就不会由于谐振电波处于尖峰状态而被误击穿。

3）串联谐振装置可以快速有效地找到被试验设备的绝缘弱点，在试验初期就遏制短路电流的烧伤设备问题。

如果被试验设备因为绝缘弱点被攻击而击穿，那么电路就会马上启动失谐状态，降低设备电流流速，减少击穿点处电流流过，起到保护设备绝缘弱点的作用，避免电路短路甚至被烧坏。

3 高压试验中串联谐振装置的应用原理
通过对高压试验中串联谐振装置的应用原理的认识与了解，可更高效的将串联谐振装置运用在高压试验中，进而不断地提高高压试验的可行性。

下面，就针对高压试验中串联谐振装置的应用原理展开具体的分析与讨论。

串联谐振装置在高压试验中主要的应用原理为：串联谐振装置主要是通过利用一定的谐振电抗器容性与电感，来有效的与被试验设备进行串联谐振，进而能够有效的获取较高的电压，从而有效的测出相关电气设备的绝缘性能。

其中，当串联谐振装置中的感抗与实验设备中的感抗完全相等时，电流感中的磁场能量就会和被实验设备中的电容能量互补，进而有效的减少实验中的额外损失，以此来有效的提高电力系统高压试验的效率。

4 串联谐振装置在电力高压试验中的具体应用
4.1 串联谐振装置在电缆高压试验中的应用
在城镇乡村建设过程中会使用到大量的电网电缆，而且其故障发生率也较高。

所以为了确保交联电缆的长期稳定安全，我国电网企业也对电缆交接实现了具有预防性的新型试验，即交流耐压试验，它取代了传统直流耐压试验，大幅缩小了传统试验中由于累积效应长期以来对电缆的持久性损伤。

在该试验中所采用的就是谐振试验系统，它的谐振频率范围大约在30～300Hz范围内，且在实际操作过程中具有3条试验标准。

1）试验中所涉及到的直流电场强度要按照电阻率的分布来实施，且电阻率会受到温度的影响而不断增大。

在耐压试验中，要克服终端头外部闪络可能引起的行波绝缘损坏问题。

2）在试验中要首先在高电压状态下快速检出相间存在的绝缘弱点。

3）考虑到直流电压很容易在电缆内部形成比较集中的空间电荷，进而引发电缆中附件的绝缘闪络现象，所以要避免设备中局部电场的突然增强，避免绝缘弱点的
暴露，导致最终形成绝缘击穿引发事故。

要在电缆现场的交流耐压试验中选择变频谐振试验设备，从而为交流电力电缆的电容量降压，使交流电压与工频电压形成等效关系，并且考虑对耐压时间实施频率修正措施。

4.2 串联谐振装置在气体绝缘开关设备中的应用
在工厂内部组装设备后就要进行单元式的调整试验，如果在设备运输过程中发生任何撞击或震动都有可能导致气体绝缘开关设备的组件松动甚至移位。

考虑到气体绝缘开关设备的安全性问题，所以需要对其进行现场耐压试验。

气体绝缘开关设备的现场耐压试验主要有振荡操作冲击电压、交流电压以及振荡雷电冲击电压3种方法，一般情况采用最多的还是交流耐压试验方法。

这种试验方法可以最快检查气体绝缘开关设备中存在异常的电场结构，比如电极故障等等。

但由于在30～300Hz范围内，气体绝缘试验中电压频率与工频电压试验频率基本相等，所以，目前全世界范围内所采用最多的方法还是基于串联谐频装置的气体绝缘开关设备现场交流耐压试验。

4.3 串联谐振装置在发电机交流耐压试验中的应用
当进行一定的交流耐压试验时，由于发电机体积较大，且运用常规的大容量的试验设备时，一旦发电机定子绕组绝缘被击穿时，易出现较大的故障短路电流，进而就会造成铁芯的损坏。

而通过在发电机的交流耐压试验中，运用一定的串联谐振装置，可有效的借助铁芯的气隙来改变电感，进而达到工作的谐振，以此来有效的保护发电机中的铁芯不被损坏。

5 结语
高压试验是检验电气设备绝缘性能的重要手段，而将串联谐振装置高效的运用到高压试验中，对于提高电网中各组成设备的安全性能具有至关重要的作用。

因此，我们应首先认识与了解串联谐振的相关概述，进而了解到串联谐振运用到高压试验中的优点和原理，以此来有效的将串联谐振装置运用到电缆试验中、GIS装备中以及发电机交流耐压试验中，进而不断地提高高压试验的有效性，以此来有效的检测出电气设备的绝缘性能。

参考文献：
[1]田韧.变频串联谐振装置在长交联电缆交流耐压试验中的应用[J].上海铁道科技，2009，01：106-107+113.
[2]孙建军.简析高压试验中串联谐振装置的应用效果[J].科技创新与应用，2013，14：67.
[3]孙西方.串联谐振试验装置在电缆耐压试验中的应用[J].山西农业（村委主任），2008，08：54-55.。