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串联谐振在高压电气设备试验中的应用分析

2018-8-21 10:16:44 1183 串联谐振

高压电气试验主要是针对电力系统中绝缘系统设备的安全进行检验，同时，在日常运行过程中也要定期对电气设备进行试验。交流耐压试验是高压电气试验中较为常见的试验方法，但这种试验对电源和设备的要求较高，串联谐振设备在其中的应用则大大降低了交流耐压试验的难度，使试验能够顺利进行，所以，有必要对串联谐振在高压试验中的应用进行分析、研究。

一、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。

二、串联谐振在高压电气设备试验中的应用

从上述分析中可以看出，在串联电路中，产生谐振的方法主要是通过调整电容C和电感L的大小来实现的，所以，在具体应用串联谐振设备的过程中，在实施试验前，应对设备参数进行调整。调压器的额定电压为220V，额定容量为5kVA，升压变压器的额定电压为200V或8000V。其中，调谐电感L参数，单支电感的电压为50kV，电流为0.58A，3支串联电感的电压为150kV，电流为0.58A，谐振电容为10999pF；调谐电容C参数值如下，单支电容的电压为50kV，电容上有1000pF、3000pF、6000pF和10000pF四种规格。由此可知，不同值数的电容量不同。

在具体试验过程中，将试验设备和谐振设备安置在相应的套管位置后对设备进行调试，并在试验场地周围装设围栏。在试验开始前，先对绝缘电阻进行测试，并准备三相四线的试验电源，尽量保持电流和电压的稳定。在对每一相电源进行测试时，其他两相应该首尾接地，以保证电路的安全。然后，根据交接试验和出厂数据对每相电容量进行折算，在计算相应的电感值时，具体的数值可参考上面提到的电容和电感数据，之后根据电感和电容数据对相应设备进行配置，然后将励磁变、分压器、操作箱等连接好，待检查各项设备连接和设置确定没有问题后打开电源实施试验。在试验时，要先对高压电气设备的绝缘性能进行测量，检查合格后，将试验设备接入串联谐振电路当中。将电源接通，将谐振系统启动后，进入操作界面并对分压器的试验时间、电压和电压等级等进行设置，设置完成后就可选择自动调谐项。这时，谐振系统就会自动开始进行调谐，变频电源会在30～300 Hz之间进行自动扫描，并开始寻找谐振点。当产生谐振后，系统就会根据在谐振情况下设定的参数进行升压操作，对试验设备进行高压测试试验，然后在1 min后系统会开始自动降压，这样就完成了一相试验，其他高压设备试验依上述内容进行。

在进行加压试验的过程中，试验人员还应该注意以下三个问题：①由于试验过程中电压值过高，因而在试验前要提前做好安全防护准备，做好相应的安全防范措施。同时，要明确试验人员的职责和分工，确保在试验过程中安全措施的周密性，以免高压电伤及试验人员。②在试验过程中，升压变压器和电感器之间会出现互感影响，所以，为了减少两者之间的影响，以保证试验结果的准确性，在电感器和升压变压器的安排上，应将两者之间的距离设置在1.5 m以上，以消除两者之间的互感影响。③试验人员在实施试验前，应该对分压器的数字电压表进行检查，查看其是否出现电池电压不足的情况。当电压表显示电池电压不足时，应该及时更换电池，以保证数字电压表能够正常工作，准确显示分压器的电压值。

三、结束语

在高压试验中，串联谐振技术的应用能够有效减小试验所需要的电源容量，同时，串联谐振设备的质量较轻，与原来的变压器相比，它能够有效减小高压试验的质量，具有电源容量小、安全、可靠、装卸方便等优点，能够有效提高高压试验效率，使电力设备能够尽早投入到电力系统的运行中。