摘要：本文主要针对GIS设备串联谐振交流耐压试验展开分析，思考了GIS设备串联谐振交流耐压试验的具体的方法，以及具体的试验的流程，希望能够为今后的GIS设备串联谐振交流耐压试验提供参考。
关键词：GIS设备；串联；谐振；交流耐压试验
前言
做好GIS设备串联谐振交流耐压试验是极为重要的，GIS设备串联谐振交流耐压试验的方法和要求必须要遵守，针对GIS设备串联谐振交流耐压试验的具体的环节，本文进行了重点总结。
1、调频式串联谐振的原理
GIS是气体绝缘金属封闭开关设备的简称，现已广泛应用于电网各电压等级的系统中。GIS耐压试验是检验其绝缘水平的主要方法，也是发现GIS内部异常的最有效手段。由于调频式串联谐振设备体积小、质量轻、使用方便，已成为耐压试验的首选。耐压试验属于大型试验、高压试验、破坏性试验，现场实施难度大、风险高、问题复杂。常常由于设备选用不当和方法不当导致电压加不上去，或由于检查不到位导致各种非设备本身原因的放电而损坏设备。
GIS交流耐压按规程规定试验电压的频率可在30～300Hz范围内。GIS内部为同轴圆柱体型稍不均匀场电场结构，施加交流电压时，对外表现为电容性，可以用集中电容来等效。试验时采用电感量固定的试验电抗器与试品串联，通过在较宽频率范围内调节变频器的输出，从而使回路达到谐振状态，继而调节调压器的输出电压在试品上产生所需电压。其原理就是RLC串联谐振。
GIS交流耐压实验主要装置介绍包括：
1.1工频耐压实验装置
进行工频耐压试验时，需要的装置主要有：升压变压器、调压器、分压器以及限流电阻等等。由于被试品的耐压试验分不同的电压值和电流值，因此实验也有单变和串激式两种。以工频耐压试验装置接线的串激式为例。在试验中，如果所串台数越多，就会降低容量的利用率，也会相应增大装置的短路阻抗，同时，升压的容量正比于其重量和体积，试验的电压值也正与于其体积，因此，在电容量较大，试验的电压等级较高的现场，受到现场电源和运输条件的限制，交流耐压试验很少采用串激式结构。
1.2谐振耐压装置
在小容量的交流耐压试验中，串激式工频耐压装置不失为一种较好的方法，但是在现场交流耐压试验中却不适宜采用这种方法，而是采用谐振耐压装置，该装置按照不同的调节方式分类，包括变频谐振装置和工频谐振装置。按接线方式可以通过调节电流频率来实现的谐振是调频谐振，不需要调节机构来实现电抗器的参数固定，电抗器的重量和体积都会有所减少，因此它更适合应用于现场交流耐压试验。串并联谐振装置的原理基本相同，将试品Cx和电抗器L的连接方式由串联改成并联，在谐振情况下，试品上的容量将是变压器输出容量的Q倍。与串联谐振不同的是，变压器输出的电压等于并联谐振时加载在试品两端的电压，但是，通过试品的电流变为变压器输出电流的Q倍。所以，并联谐振装置比较实用于电流较大的耐压试验。
2、现场试验
在交流耐压试验中，通常有工频耐压试验和变频串联谐振耐压试验，工频耐压试验的电压通常采用高压试验变压器产生，而变频串联谐振耐压试验与工频耐压试验比较具有以下优点：变频串联谐振是谐振式电流滤波电路，能改善电源波形畸变，获得较好的正弦电压波形，有效防止谐波峰值对被试品的误击穿变频串联谐振工作在谐振状态，当被试品的绝缘点被击穿时，电流立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的10%；发生闪络击穿时因失去谐振条件，短路电流瞬间下降，高电压瞬间消失，电弧即可熄灭；恢复电压的再建立过程很长，容易再次达到闪络电压而断开电源，适用于高电压、大容量电力设备绝缘耐压试验（如GIS变电站、高压交联电力电缆、发电机、大型变压器、隔离开关、互感器等）。
因此，变频串联谐振交流耐压试验既能有效地找出设备的绝缘弱点，又有不存在大短路电流烧伤故障点的优点。
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在现场交流耐压试验时，由于GIS系统的电容量大，现有工频交流耐压设备不能满足现场试验需求，而变频串联谐振装置依靠大功率变频电源调节电源频率，利用电抗器的电感与被试品电容实现串联谐振，通过这种方法实现在电压较低的试验变压器得到较高的试验电压，是目前高电压试验的一种新方法，在国内外已经得到广泛应用。
2.1现场使用方法及具体试验情况
现场使用按以下步骤进行：①估算被试电力电缆的等效电容量Cx。②根据已配电抗器的情况，选择串并联应用。根据公式I≤2πfCUs以及f==50Hz计算可能的回路电流和频率范围，并注意电抗器的实际耐压情况。③连接线路时，电抗器串并联使用时应注意同名端引线及耐压等。④确保线路连接好，接通变频电源的电源开关。⑤试验完毕后，降压关机，并给电缆放电。
下面举个具体现场例子，供大家参考。
线路名称：丰塬变110kV丰陕Ⅰ线路。
电缆型号：YJLW0364/1101×400；电缆长度：120m
可知：此电缆的等效电容量=0.017uF，试验电压=128kV，试验频率为30Hz≤f≤80Hz，串联谐振回路的品质因数≥30。通过理论计算装置的配置参数如下：试验电源输出功率P0=，其中Us为电缆试验电压，Is≈wC0Us，Q为回路的品质因数，根据此公式，可计算出变频电源及励磁变压器需要的最大功率为（按Q=30计算）：
P080===4.6kW
P050===2.9kW
可知验装置配置清单如下：
①变频电源：功率10kW，输入电压：AC380V，输出电压400V，一台。
②励磁变压器：功率10kW，输出电压：0.6kV/2kV/4kV，一台。
③谐振电抗器：耐压100kV，电流50A，电感量50H，两台。
④高压分压器：200kV分压器，一台。
⑤补偿电容器：0.1uF/100kV，共两只。
发现随着高电压的上升，由于谐振电抗器电抗量的变化而品质因数Q值的变化（下降），在实际应用中，这种现象是正常的，不用担心，这个问题可以解决，因为品质因数Q值的变化是由于谐振电抗器电抗量的变化引起，这种变化本身没法改变磁石，我们只需要将谐振频率稍微调高即可。
2.2现场试验过程中出现的故障和原因，以及解决故障的策略
现场试验过程时，会出现各种问题，有些问题比较常见和容易处理，比如仪器自身问题、现场接线问题、现场供电问题以及仪器与负载的匹配问题等。现在要说的是一种特殊情况，在现场试验过程中，当调谐后电压达到测量要求最高值时，有时会出现电压突然降落，这属于失谐现象，是正常的，因为当电压升高后，谐振电抗器的电感量会发生变化，谐振频率跟着变化导致高压值发生变化。此时要想让高压值再次达到测量要求最高值，只需要重新改变一下谐振频率即可。一般情况下，这时频率稍微增加一点点即可。
3、结束语
综上所述，GIS设备串联谐振交流耐压试验要求很多，我们一定要更加清楚GIS设备串联谐振交流耐压试验的内容，本文总结了GIS设备串联谐振交流耐压试验的内容和流程，可供参考。
参考文献：
[1]周武仲编著.电力设备维修诊断与预防性试验[M].北京：中国电力出版社，2017.78
[2]韩佰锋编著.电缆故障闪测仪原理与电缆故障测量[M].西安：陕西科学技术出版社，2018.35
论文作者:张小娟1,李泽荣2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：谐振论文; 耐压论文; 电压论文; 装置论文; 设备论文; 电流论文; 现场论文; 《电力设备》2018年第26期论文;