摘要：串联谐振装置在当下电力系统中具有较高重要价值，主要体现在电力高压试验环节中可显著降低试验作业量、危险性，是当下电力系统中应用较多的设备之一。本文针对串联谐振装置的工作原理、重要价值和具体应用进行了全面分析，旨在为实践操作提供一定的理论借鉴。
关键词：电力系统；串联谐振；设备；应用
引言：随着社会经济的快速发展， 对电力及其安全保障提出了前所未有的要求，其中电器设备绝缘性问题最为关键，涉及到人身安全和财产安全等问题。电器设备的绝缘性好坏，直接决定了电力运行的可靠性和稳定性。检验电器设备的绝缘性有很多传统方式，但已经无法满足现有经济结构对电力的需求。目前， 基于串联谐振装置的电力高压试验方式是最为常见的电器设备绝缘性检测的方法，具备容量大、体积小、操作简易等优势得到了广泛的应用。因此，本文我们主要针对串联谐振装置在电力高压试验中的工作原理、优势、实践及其前景进行深入的研究分析， 以推动串联谐振装置在电力高压试验中的稳定性和安全性。
1 串联谐振装置工作原理
在电力高压试验中，串联谐振装置主要包括电抗器、电容器、分压器、调频电源和励磁变压器等五大组成部分。主交流电送入变频电源，经整流转换为幅值恒定的直流电压，直流电压经变频电源逆变器调制变为频率脉宽可调的方波，整个控制过程由计算机完成。方波电压经滤波环节等处理后由变频电源的变频输出口输出， 输出电压经电缆送励磁变压器T 的低压侧，经励磁变压器T 升压后送由高压电抗器L、负载CX和分压器（C1、C2）构成的串联谐振回路，谐振频率由电抗器电感及负载CX 和分压器的电容共同决定。通过调节变频电源输出频率使串联谐振回路发生串联谐振， 在回路谐振的条件下再调节变频电源输出电压使试品电压到达试验值。由于回路的谐振， 变频电源较小的输出电压就可在试品CX 上产生较高的试验电压。具体而言，电抗器是用于同试品电容进行谐振，以获得高电压或大电流。电容器是为了在进行容量较小的试品试验时，把频率控制在一定的范围内。分压器是高电压测试器件，它由高压臂C1 和低压臂C2 组成，C1 和C2 采用同种材料制成，受温度影响较小，测量信号从低压臂C2 上引出，作为高电压测量和保护信号。调频电源是由变频控制器、滤波器和峰值电压表组成， 主要作用是把正弦交流电转变成为幅值和频率可调的类正弦波，为整套设备提供能量。励磁变压器的作用是将变频电源的输出电压升到合适的试验电压，满足电抗器、负载在一定品质因数下的电压要求。
2 串联谐振装置在电力高压试验中的具体应用
2.1在电缆高压试验中的应用
在城镇乡村建设过程中会使用到大量的电网电缆，而且其故障发生率也较高。所以为了确保交联电缆的长期稳定安全，我国电网企业也对电缆交接实现了具有预防性的新型试验，即
交流耐压试验，它取代了传统直流耐压试验，大幅缩小了传统试验中由于累积效应长期以来对电缆的持久性损伤。在该试验中所采用的就是谐振试验系统，它的谐振频率范围大约在30～ 300Hz 范围内，且在实际操作过程中具有3 条试验标准。
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1) 试验中所涉及到的直流电场强度要按照电阻率的分布来实施，且电阻率会受到温度的影响而不断增大。在耐压试验中，要克服终端头外部闪络可能引起的行波绝缘损坏问题。
2) 在试验中要首先在高电压状态下快速检出相间存在的绝缘弱点。
3) 考虑到直流电压很容易在电缆内部形成比较集中的空间电荷，进而引发电缆中附件的绝缘闪络现象，所以要避免设备中局部电场的突然增强，避免绝缘弱点的暴露，导致最终形成绝缘击穿引发事故。要在电缆现场的交流耐压试验中选择变频谐振试验设备，从而为交流电力电缆的电容量降压，使交流电压与工频电压形成等效关系，并且考虑对耐压时间实施频率修正措施。
2.2在气体绝缘开关设备中的应用
在工厂内部组装设备后就要进行单元式的调整试验，如果在设备运输过程中发生任何撞击或震动都有可能导致气体绝缘开关设备的组件松动甚至移位。考虑到气体绝缘开关设备的安全性问题，所以需要对其进行现场耐压试验。气体绝缘开关设备的现场耐压试验主要有振荡操作冲击电压、交流电压以及振荡雷电冲击电压3 种方法，一般情况采用最多的还是交流耐压试验方法。这种试验方法可以最快检查气体绝缘开关设备中存在异常的电场结构，比如电极故障等等。但由于在30 ～ 300 Hz 范围内，气体绝缘试验中电压频率与工频电压试验频率基本相等，所以，目前全世界范围内所采用最多的方法还是基于串联谐频装置的气体绝缘开关设备现场交流耐压试验。
交流耐压试验中，为了保障实际电网电压电流的稳定性， 就需要确保发电机运行安全和持续性。传统的试验方式由于无法调节好电压电流变动，极为容易造成试验设备的短路、甚至烧损铁芯等情况。如果采用串联谐振装置， 直接在铁芯气隙的基础上进行电感变换，实现电压电流谐振，通过调整电压电流波形，可以很好地避免烧损发电机铁芯的情况。
3 注意事项
串联谐振装置在电力高压试验毕竟涉及到高压操作，因此需要专业人员进行实际操作。在实际操作前，需要充分阅读串联谐振装置的操作说明， 严格按照国家规定的安全规范进行操作， 确保串联谐振装置在电力高压试验过程的安全性和有效性。例如，不能错接接地线等导致试验设备的损坏以及生命安全。串联谐振装置在电力高压试验的过程中，大部分输出的是高电压，因此还必须注意保持一定的安全距离，在实际检测过程，需要对与谐振电抗器形成了高压进行定量定额检测，对其电压电流偏差的原因进行分析等。
结语：串联谐振试验装置不但体积小，也可以在多种场合中实现对设备多组件的电力高压的试验操作。另一方面，该装置的组合方式灵活多变，对被试验设备的伤害性小，也是传统直流耐压试验所不及的优势。所以在电力电网企业发展新时期，基于串联谐振试验装置的电力设备交流耐压试验工作将是未来行业发展的新标杆。
参考文献：
［1］ 潘中华． 探析串联谐振装置在高压试验中的应用［J］．城市建设理论研究( 电子版) ，2012(10) ．
［2］ 王伟荣． 高压试验中的串联谐振装置应用探究［J］． 中国科技纵横，2014(24) : 181．
［3］ 孙建军． 简析高压试验中串联谐振装置的应用效果［J］．科技创新与应用，2013(14) : 67．
论文作者:郭佳,张靓,张洋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/9/18
标签：谐振论文; 电压论文; 装置论文; 高压论文; 耐压论文; 电力论文; 电缆论文; 《电力设备》2018年第14期论文;