摘要：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。
关键词：串联谐振；高压电气；设备试验；应用
引言
电力系统包括众多的电气设备，绝缘系统是电气设备的关键部位，也是易发生故障的部位，因此，对于新安装和大修的电气设备要进行交接 试验，同时，对运行中的电气设备也要定期进行预防性试验。而交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度最严格、最有效和最直接的方法，对 判断电气设备是否继续运行具有决定性的意义。
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.传统的工频交流耐压试验方法
电气设备的工频交流耐压试验要利用专门的升压变压器（试验变压器）来获得高电压。其原理接线如图 1 所示，通常试品都是电容性负载， 即图中的 C X，用来升压的试验变压器 T 2 通过调压器 T 1获得电源，这样可以从零逐渐地升高电压到所需要的数值以对试品进行试验。这 种方法虽然在工作中常用，但是，只能试验小电容量的试品，假如试验一台大修后的 35 kV/10 kV/3200 kVA 的电力变压器，需选用 100 kV/25 VA 试验变压器，试验一台大修后的 66 kV/10 kV/20000 kVA 的电力变压器，需选用 150 kV/50 kVA 试验变压器，可见，随着被试品 额定电压及电容量的升高，试验变压器的体积和重量也随着急剧增加，试验变压器的绝缘也需相应提高，相应的调压器容量也需要很大，在 进行运输及现场摆放试验时，极不方便。我单位每次变压器大修后，进行工频交流耐压试验时，由于试验变压器有两吨重，动用了吊车等大 量人力，物力，现场也需要有足够大的空间来容纳这些试验设备，耐压值从试验变压器二次读取，也不准确，针对这种情况，我单位对工频 交流耐压试验设备进行了更新，改用串联谐振升压试验设备。
图 1 工频交流耐压试验基本接线图
3.串联谐振在高压电气设备试验中的应用
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220 V，额定容量为 5 kVA，升压变压器的额定电压为200 V 或8 000 V。其中，调谐电感L 参数，单支电感的电压为50 kV，电流为 0.58 A，3 支串联电感的电压为150 kV，电流为0.58 A，谐振电容为10 999 pF；调谐电容C 参数值 如下，单支电容的电压为50 kV，电容上有1 000 pF、3 000 pF、6 000 pF和10 000 pF 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。
4.结语
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。
参考文献：
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［2］卫元朋，韩松，许逵.串联谐振型高压故障限流器研究及应用进展述评［J］.高压电器，2013（07）.
［3］林梅芬.变频串联谐振在大中型变压器交流耐压试验中的应用［J］.电气时代，2009（12）.
论文作者:何一枝
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/20
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