(吉林省送变电工程有限公司 吉林省长春市 130000)
摘要：文章对多台10kV一次设备工频交流耐压试验方法和特点以及存在的问题进行分析，提出了采用并联电抗方法来改进和优化上述试验的方法，并介绍并联电抗的类型选择，确定采用调气隙式可控电抗器来进行优化，对其设计思路进行介绍。
关键词：10kV一次设备；工频；交流耐压试验方法；优化
1引言
在送变电工程中，工频交流耐压试验是比较常用的对站内设备的绝缘水平进行检验的重要措施。这主要是由于此种试验方法可以在设备内部由于电压、波形、频率以及在交流耐压下的电压分布向接近时对设备的绝缘缺陷进行检验。此方法也是10kV一次设备中的真空断路器、支柱绝缘子、电流互感器和电压互感器等设备的重要检验方法。在对一次设备进行此试验是通常会显示出电容型的负载，而且被检验的设备数量越多则会呈现出更大的电容量。如果耐压装置的容量比较小则需要通过分段多次试验，但是这会导致试验时间和试验难度的增加。因此需要使用具有较大容量的耐压装置来避免上述问题。但是较大容量的耐压装置通常具有较大的体积和重量，需要多人进行搬抬而导致试验效率的降低。因此就需要对目前的10kV一次设备工频交流耐压试验方法进行改进好而优化，不仅减轻耐压装置的重量，而且减少试验次数和时间。
2多台10kV一次设备工频交流耐压试验方法及特点
虽然针对单台10kV一次设备进行交流耐压试验时所采用的试验装置具有较轻的重量，但是对多台设备同时进行试验时则会出现容量不满足要求的问题，因此需要通过以下方面来进行解决：一是对试验变压器的容量进行增加。就是按照被检验设备的电容量来选择具有较大容量的试验变压器，但是这也会导致试验变压器重量的大幅度增加，增加了搬运的难度和试验效率，因此比较少用。二是采用并联电抗器补偿法。在进行10kV一次设备工频交流耐压试验时的试验电压通常为42kV或33kV比较低，采用容量比较小的试验装置就能满足要求，但是此试验装置的输出电流也比较小，会引起电压无法升上去的问题。此时就需要采用并联电抗器补偿的方法来对电容电流进行补偿。三是采用变频串联谐振法。此方法就是在被检验设备上进行电抗器的串联，实现对电源频率的改变，确保在电路发生谐振时具有最小的电路总电流，满足被检验设备的电压符合试验变压器输出电压的倍数要求。但是此种方法在满足试验条件的同时需要对新的仪器进行购买，因此增加了成本。因此，其中的第二种方法也就是并联电抗器补偿法比较适合在实际中应用并满足我们的目标要求。
3并联电抗的类型选择
采用并联电抗器来进行电容电流补偿的方法的主要原理就是要对电感进行改变，目前比较常用的两种方式主要为：一是将具有不同电感值的电抗进行串并联，这样来对电感进行改变。但是由于被检验设备中的电容量不仅包括其本身的电容，而且还包括耦合以及杂散电容，因此对其等效电容进行预知的难度比较大，难以根据其电容大小来对合适的电抗器组合进行选择。
二是对电抗的电感值进行调节的方法。此方法主要是按照电路原理中的铁芯式点亮器的自感公式，如公式3.1所示。
（3.1）
在公式3.1中，
为磁材料的导磁率；A为铁芯截面积；N为电抗器绕组的匝数；
为磁路的气隙长度。从此公式中可以看出，对上述几个参数进行调节可以实现对电抗器电感的改变。此方法主要一个电感就是可以实现对电容电流的补偿，操作较为简单，也是目前比较常用的方法。此种方法在实际应用中根据对上述不同参数进行调节还可以分为调磁路式可控电抗器；调电路式可控电抗器；调气隙式可控电抗器；超导型可控电抗器四种。目前的最后一种方法还处于实验室阶段，而另外三种方法中的调气隙式可控电抗器的方法不仅具有较小的装置体积和重量，而且设计和操作也较为简单，可以满足对10kV一次设备进行工频交流耐压试验中进行电容电流补偿的要求。
4调气隙式可控电抗器设计思路
此种可控的方法所使用的调气隙式可控电抗器主要由线圈、电机以及机械控制、无线带电控制三部分组成，如图4.1所示。在对线圈进行设计时，其主要由上下两个线圈组成且两边需要采用铝合金板来进行支撑，在两个线圈中间需要穿过长方形框状的铁芯来组成电抗。但是此铁芯在两侧分别分割出两个铁芯块来进行横向移动，实现对电感值的改变。
图4.1 可控电抗器线圈设计图 图4.2 可控电抗器电机控制图
而针对第二部分也就是电机和机械控制部分的设计，其主要由滑台组合、拉力卷轴以及弹簧顶杆组成，如图4.2所示。其中滑台组合的主要作用就是可以进行铁芯块的左右移动，也就是对电感装置磁路的气隙进行调整。而弹簧顶杆就是在导柱中进行两个弹簧的放置，其主要作用就是对下线圈进行控制来确保其可以上下自由移动。而拉力卷轴的主要作用就是实现对弹簧顶杆的收放控制，也就是通过上述控制来上下移动和固定下线圈，并保证左右移动机构的正常运行。在满足上述设计要求之后只需要进行无线遥控器来对PLC控制器进行配合就可以实现对电感参数的带电无线控制。
5结语
在对10kV一次设备进行工频交流耐压试验时存在的问题进行改进和优化时，对不同的改进和优化方案进行分析之后，确定使用调气隙式可控电抗器的方法来进行优化。在经过上述设计已经投入使用之后，在进行多台10kV一次设备交流耐压实验中，不仅不会出现由于设备容量不足而导致电压升不起的问题，而且实现了对实验次数的减少以及实验时间的缩短。不仅如此，此种装置具有较小的体积和重量，也便于进行现场搬运，实现了试验工作效率的提升。
参考文献：
[1] 唐宇. 调频式串联谐振耐压试验系统研究与设计[D]. 西南交通大学,2016.
[2] 兰新生, 丁登伟, 王志高, et al. 实验室中环境湿度对工频电场测量设备准确度的影响及改进措施研究[J]. 高压电器, 2018.
论文作者:徐博
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/20
标签：耐压论文; 设备论文; 电抗器论文; 可控论文; 方法论文; 电感论文; 电容论文; 《电力设备》2018年第32期论文;