黔北水力发电总厂 贵州遵义 563000
摘要：HDSR-F型串联谐振高压试验设备较好地解决了GXZ系列工频谐振装置机械调谐过程中找谐振点困难的问题，具有操作简便，体积小，便于搬迁和便于使用的优点。能快速自动调谐，较短时间内找到谐振点，使水轮发电机试验变得容易快速，较大的减少了工作量。同时配置较为完备的保护功能，水轮发电机试验安全方面得到很大的保障。
关键词：调频、串联谐振、自动调谐、软硬件保护
1.引言：
黔北水力发电总厂目前装机容量329MW,共计机组33台。自投运以来，已对机组开展过多次预防性试验和A修试验，试验设备采用的是GXZ系列工频谐振装置。
2.GXZ系列工频谐振装置暴露出一些问题：
2.1 GXZ系列工频谐振装置最大的弊端就是谐振点调节非常困难。因采用手动机械调谐，每次做水轮发电机交流耐压试验时，需人工手动调节操作控制台调谐按钮，提升谐振变铁芯高度，改变谐振变的电感值与水轮发电机定子电容值进行谐振。操作过程中很难在较短时间内准确调节到谐振点，一般都要半小时以上，同时在升压过程中也要反复调节才能保证谐振点的位置最佳。由此可见该设备的调谐操作非常不便。
2.2配置的保护比较单一，只配置比较单一的过流和过压保护。
2.3设备易发生故障。最容易发生故障的是控制台和调压器。经过多年的使用，黔北水力发电总厂所用的GXZ系列工频谐振装置就发生过几次故障，其中就有控制台的内部的接触器发生过触点烧坏不能运行。在一次交流耐压试验过程中当电压升至8kV时调压器发生了卡塞，上升下降很难控制。经过反复调节最终才将电压降至安全范围。经过分析，调压器因为体积较重，多次搬运后其内部结构会变形，所以调节过程中会发生卡塞现象。调压器易发生卡塞，使水轮发电机试验安全得不到保证。
2.4体积过于庞大、重量太重不易搬运。该试验设备包括试验操作台、试调压器、谐振变压器、硅堆、球隙、水阻等设备，谐振变压器近1吨重，搬运过程中容易发生安全事故。
2.5试验接线复杂，不易调试。由于试验设备较多，接线较复杂。设备空载调试有较多问题，水阻的调试非常困难。
2.6球隙的调整也是比较困难的，平时做水轮发电机交流耐压试验时，需要将球隙的放电电压调整到一定的电压值，经过反复调试球隙最终能达到规定的放电电压位置。然而再次加电压试验时可能放电的电压值又有改变，达不到之前调整值的要求，原因就是球隙反复放电后表面变得不再光滑、平整，导致升压过程中放电电压可能比调试时偏小，对水轮发电机试验有很大的安全隐患。如果水轮发电机交流耐压试验过程中当电压升高至水轮发电机额定电压1.5倍时球隙突然击穿放电，水轮发电机定子失压会对水轮发电机造成冲击，对水轮发电机的损伤是比较严重。
3.为了水轮发电机试验安全，对试验设备进行换型。
由于该设备在使用过程中出现诸多问题，给水轮发电机试验带来的安全隐患，因此决定对水轮发电机试验设备进行换型。
3.1经过技术咨询和对先进地区电厂的考察，决定采用HDSR-F型串联谐振高压试验设备作为黔北水力发电总厂水轮发电机的交流耐压试验设备。整套设备包括的主要部件有：变频控制箱、谐振电抗器、励磁变压器及电容分压器等。该设备目前在发达地区很多电厂使用，技术很成熟，可靠性非常高。
4.工作原理：
1．品质因数Q值愈高，所需电源容量愈小。
2．谐振电抗器L与被试品Cx处于谐振状态，此电路形成一个良好的滤波电路，故输出电压UCX为良好的正弦波形。
3．被试品击穿时，失去谐振条件，高压电压电流均迅速自动减小，因此不会扩大被试品的故障点进一步损坏被试品。工作原理见图一。
5.试验准备
5.试验前准备
5.1布置试验设备，检查设备的完好性，确认连接电缆无破损、断路和短路等现象。连接线路前检查应有明显的电源断开点。
5.2按试验设备接线示意图二连接各部件，各接地部件应一点接地。
5.3检查控制箱面板上“电源”开关处于关断位置，连接电源线。
5.4检查控制箱面板上“过压整定”拨码开关，按动拨盘，使显示的整定值为试验电压的1.05至1.1倍。
6.试验基本操作
在初次使用该设备前，可利用随机所配负载补偿电容进行模拟升压试验，如能找到谐振频率并升压至额定电压，则整套设备基本正常，试验的基本操作按以下步骤进行，显示屏幕上有实时的操作提示信息开机接通“电源”开关，此时绿灯亮，屏幕显示厂名及参数设置界面。
6.1参数设置根据试验规程及要求设置各项参数，设置完毕双击【功能】旋钮进入试验界面。试验自动试验：按红色“高压通”按钮，红灯亮绿灯灭，主回路接通，选择【开始】即自动开始调谐、升压、计时、降压、关闭主回路、绿灯亮红灯灭、屏幕切换至试验结果。手动试验：按红色“高压通”按钮，红灯亮绿灯灭，主回路接通，手动调谐、手动升压、自动计时、手动降压、按绿色“高压断”按钮、绿灯亮红灯灭、关闭主回路、屏幕切换至试验结果。
6.2数据处理在试验结果界面中，选择【保存】，再选择【返回】屏幕切换至参数设置界面。将专用打印机（选配件）连接到控制面板的通讯口上，在参数设置界面中进入数据查询界面，查阅到相关数据后选择【打印】，即可在打印机上打印出相关数据。
7．经过使用，总结出HDSR-F型串联谐振高压试验设备具有以下优点：
7.1 HDSR-F型串联谐振高压试验设备最主要的特点就是能自动调谐。采用自动调谐功能可以自动精确找到谐振频率，而且非常快速，操作也非常简便。能自动升压、自动计时、自动降压并显示试验结果，一气呵成。也可以自动调谐，手动升压。
7.2在安全方面考虑的非常周到，配置非常完整的保护功能。配置低压过流过压保护，确保控制箱的安全运行；配置软、硬件高压过压保护，确保被试品安全测试；配置失谐保护，有效保护设备及被试品的安全，能够在突然失谐时自动切断高压；配置电压调节零位保护，有效保护试验人员及设备的安全，以保证调谐的安全性和高压回路的零起升压；配置放电保护，有效保护试验人员、被试品及设备的安全。
7.3具有重量轻、电源容量需求小、电压波形好、操作简便、适宜现场使用等优点。通过对HDSR-F型串联谐振高压试验设备的使用，使水轮发电机交流耐压试验变得可靠、快速、安全。
7.4手动调压可粗调、细调、微调，一键数字调压，简洁方便。
7.5操作台具备大屏显示，大屏幕采用多功能LCD显示器，实时显示试验参数，及“参数设置”、“试验结果” 和“数据查询”等功能，显示内容清晰直观。试验操作台还安装了指针电压及电流表，直观反映变频控制箱工作状态。
7.6配置灵活。电抗器可根据试验要求单台或多台串联或并联使用。本套设备配备的“负载补偿电容器”，当试品电容量较小时，并联于试品两端以达到谐振升压、完成试验目的，单独使用补偿电容器即可使系统谐振升压，可用于对试验人员的操作培训。
8.效益：
8.1大大节约了人工成本，使用 GXZ系列工频谐振装置装置进行水轮发电机预试和A修试验时，搬运试验设备比较困难。接线调试设备、试验也需要花较多的时间和人力，人工成本较大。使用HDSR-F型串联谐振高压试验设备作水轮发电机试验时由于设备体积小，便于搬迁，只需要两个人短时间就能将设备搬运到水轮发电机平台。接线调试设备也非常简单，能自动调谐，操作非常简便。所以进行水轮发电机试验相当快速，减少了很大的工作量。
8.2由于HDSR-F型串联谐振高压试验设备具有较为完备的保护功能，使水轮发电机交流耐压试验安全得到很好的保障，安全就是最大的效益。
9.经验交流：
9.1在初次使用该设备前，应仔细阅读产品说明书，最好将试验人员培训合格后才能操作该设备作水轮发电机试验，培训可利用随机所配负载补偿电容进行模拟升压试验，操作步骤可以查看产品说明书，也可以联系厂家技术人员现场指导。
9.2升压调节按钮共有1、2、3共3个档位，水轮发电机试验过程中最后不要采用步进最大的3档位调节升压，因为控制不好很容易超压，升压的前半段可用2档升压，在接近试验电压最大值时应切换到1档升压，这样就可以应调节过快而超压。值得提醒的是切换调节开关档位时，要长按该按钮才能实现切换功能。
9.3对试验设备保护的运用要注意到硬件和软件同时设置，这样可以起到双重保护，在对水轮发电机加压前必须要用随机所配负载补偿电容进行模拟升压试验，在确认试验设备保护能正确动作后方能对水轮发电机加压试验。
9.4如何判断自动调谐完成？当进入“试验界面”后，旋转“功能”旋钮选择“自动调谐”，单击“功能”旋钮开始自动调谐，必须要听到蜂鸣声才能判定自动调谐完毕，才能进行升压。
9.5地线组布线注意事项：应用专配接地线将各需接地部件连接，使得其中仅一点接到接地母线。特别注意控制箱、励磁变、分压器的接地端至地线组的公共点应尽可能的短，不要任意延长接地线的长度。为减小电抗器漏磁的干扰，应将接地线组与高压取样信号线（即分压器输出线）尽可能的并行放置，布线要集中不分散，且远离电抗器，绝对避免接地线组和高压取样信号线穿梭于电抗器间！
9.6高压设备应尽量靠近被试品，并与周围其它物体保持应有的空间距离。励磁变压器在电抗器与控制箱之间。小容量试品试验时，应尽可能使高压引线等固定，减小分布电容的变化，有利于试验电压的稳定。
9.7电抗器纵向叠加串联时由于互感的影响，使谐振回路等效电感值有所增大，负载能力将相应有所减小。而电抗器横向叠加（串联或并联）时也由于互感的影响，使谐振回路等效电感值有所减小，负载能力将相应有所增大。试验过程中应注意上述因素对试验结果的影响。
9.8耐压试验时，当发生试品击穿或高压端对地放电时，在试验接地线和控制箱外壳等处，将产生暂态过电压。因此试验时操作人员尽可能仅接触控制部件的绝缘体，建议操作人员站在橡胶绝缘垫上工作。
论文作者:陈昱
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/6/27
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