串聯諧振在高壓電氣設備試驗中的應用

殷翔

摘要：當今社會，隨著我國經濟的快速發展，電力行業已成為國民經濟發展中的支柱性產業，是人們生產和生活中不可或缺的一項能源。在高壓電氣試驗中，串聯諧振的應用使得試驗對電源容量的要求降低到最小，而且還能夠有效保護試驗品的安全。本文主要針對串聯諧振在高壓電氣設備試驗中的應用進行了分析和探究，本文根據串聯諧振基本概括和高壓電氣設備試驗的重要性對串聯諧振在高壓電氣設備試驗中的應用進行了具體的分析。

關鍵詞：串聯諧振、電氣設備、設備試驗

中圖分類號： S972 文獻標識碼： A

一、前言

電高壓電氣設備試驗在電力系統中肩負著舉足輕重的作用，它的試驗的安全性保障了電力系統安全、穩定、持續和經濟的運行著。其中交流耐壓試驗是高壓電氣試驗中較為常見的試驗方法，但這種試驗對電源和設備的要求較高，串聯諧振設備在其中的應用則大大降低了交流耐壓試驗的難度，使試驗能夠順利進行。

二、串聯諧振概述

在高壓試驗中，串聯諧振的應用是利用R-L-C串聯電路產生諧振，使電流和電源電壓相位相同，產生無功電壓相同、相位相反的效果，這樣整個電路就會呈現阻性。其中，諧振電流的大小取決于電阻的大小，而其諧振頻率則是由電路參數L和C來調節，通過調節這兩個參數來實現串聯諧振。由此可以看出，要想在高壓試驗中應用串聯諧振技術，首先應該具備的諧振設備包括兩個部分，即電抗器和電容器。其中，電抗器產生電感（L），而電容器產生電容（C），通過調節L和C的數值使得外加電源信號頻率與電路的固定頻率一致，這時，電路就會產生諧振。出現諧振時，電容和電感上所獲得的電壓值是最大的，這樣就可以利用最大電壓值對電力設備的試驗品進行試驗，以達到試驗的目的。具體來說，整個串聯諧振設備主要包括變頻調壓電源、勵磁變壓器、高壓電抗器和高壓分壓器等。其中，變頻調壓電源主要是在試驗中提供可調節頻率和幅值的電壓，具有過壓保護、放電保護和過流保護等多種保護功能。勵磁變壓器則能夠將變頻電源中的輸出電壓升高到試驗要求的電壓，以使變頻電壓符合諧振要求。高壓分壓器是用來測量試驗電壓、保護信號的；而高壓電抗器則是諧振回路中不可缺少的部件，是產生諧振的重要工具。當系統頻率和電源頻率一致時，就會發生串聯諧振。

三、高壓電氣設備試驗的重要性

高電壓試驗是以確保電力傳輸的安全可靠運行，特別是在最近幾年的基木保障，電源應用量大幅增加，帶來了前所未有的壓力，整個電源系統應用在電力，電氣設備的高壓試驗活動的情況就顯得尤為重要。高壓試驗的目的就是通過一定的手段，依靠相關的檢測設備，采用模擬的方法來檢驗電氣設備各絕緣性能的可靠程度，為安全發、供、用電提供可靠有力數據。高壓檢測能夠根據數值的變化檢查出任何一項存在的故障和安全隱患，因此，電力系統需要定期組織一批工作經驗豐富，工作態度嚴謹的優秀工作人員進行高壓試驗。對于發現的故障和隱患問題能夠采取相應的維護和檢修措施，避免電氣設備絕緣在額定電壓與過電壓的作用下擊穿而造成停電事故。高壓試驗是判斷運行中的電氣設備安全的重要措施。

電氣設備的絕緣的缺陷大致分為兩類:一類是整體性缺陷，如絕緣老化、變質、受潮和臟污等使絕緣性能完全下降.一類是局部缺陷，如:絕緣局部受損、受潮和臟污等使絕緣性能下降。不論何類絕緣缺陷都能通過高壓預防試驗檢測出來。所以電氣設備在運行了一定時間都要進行定期檢測試驗。這是目前我國對電氣設備安全運行采取的有力的保證措施。通過高壓試驗掌握電氣設備絕緣變化規律及時發現缺陷。采取相應的維護和檢修措施，避免電氣設備絕緣在額定電壓與過電壓的作用下擊穿而造成停電事故。電氣設備的絕緣預防試驗一般分為絕緣性能的特性試驗和強度試驗兩種。前者又稱為非破壞性試驗，是指在較低電壓作用下或用其他不損傷絕緣的辦法。從不同角度對設備絕緣各種特性進行的試驗。如絕緣電阻試驗，泄漏電流試驗和介質損耗過度試驗等。后者又稱破壞性試驗，是對電氣設備的絕緣在較高電壓作用下的一種耐壓試驗。如直流耐壓試驗和交流耐壓試驗等。

四、串聯諧振在高壓電氣設備試驗中的應用

在串聯電路中，產生諧振的方法主要是通過調整電容C和電感L的大小來實現的，所以，在具體應用串聯諧振設備的過程中，在實施試驗前，應對設備參數進行調整。調壓器的額定電壓為220 V，額定容量為5kVA，升壓變壓器的額定電壓為200 V或8 000 V。其中，調諧電感L參數，單支電感的電壓為50 kV，電流為0.58 A，3支串聯電感的電壓為150 kV，電流為0.58 A，諧振電容為10 999 pF；調諧電容C參數值如下，單支電容的電壓為50 kV，電容上有1 000 pF、3 000 pF、6 000 pF和10 000 pF四種規格。由此可知，不同值數的電容量不同。

在具體試驗過程中，將試驗設備和諧振設備安置在相應的套管位置后對設備進行調試，并在試驗場地周圍裝設圍欄。在試驗開始前，先對絕緣電阻進行測試，并準備三相四線的試驗電源，盡量保持電流和電壓的穩定。在對每一相電源進行測試時，其他兩相應該首尾接地，以保證電路的安全。然后，根據交接試驗和出廠數據對每相電容量進行折算，在計算相應的電感值時，具體的數值可參考上面提到的電容和電感數據，之后根據電感和電容數據對相應設備進行配置，然后將勵磁變、分壓器、操作箱等連接好，待檢查各項設備連接和設置確定沒有問題后打開電源實施試驗。在試驗時，要先對高壓電氣設備的絕緣性能進行測量，檢查合格后，將試驗設備接入串聯諧振電路當中。將電源接通，將諧振系統啟動后，進入操作界面并對分壓器的試驗時間、電壓和電壓等級等進行設置，設置完成后就可選擇自動調諧項。這時，諧振系統就會自動開始進行調諧，變頻電源會在30～300 Hz之間進行自動掃描，并開始尋找諧振點。當產生諧振后，系統就會根據在諧振情況下設定的參數進行升壓操作，對試驗設備進行高壓測試試驗，然后在1 min后系統會開始自動降壓，這樣就完成了相試驗，其他高壓設備試驗依上述內容進行。

在進行加壓試驗的過程中，試驗人員還應該注意以下三個問題：

1、由于試驗過程中電壓值過高，因而在試驗前要提前做好安全防護準備，做好相應的安全防范措施。同時，要明確試驗人員的職責和分工，確保在試驗過程中安全措施的周密性，以免高壓電傷及試驗人員。

2、在試驗過程中，升壓變壓器和電感器之間會出現互感影響，所以，為了減少兩者之間的影響，以保證試驗結果的準確性，在電感器和升壓變壓器的安排上，應將兩者之間的距離設置在1.5 m以上，以消除兩者之間的互感影響。

3、試驗人員在實施試驗前，應該對分壓器的數字電壓表進行檢查，查看其是否出現電池電壓不足的情況。當電壓表顯示電池電壓不足時，應該及時更換電池，以保證數字電壓表能夠正常工作，準確顯示分壓器的電壓值。

五、結束語

綜上所述，本文主要針對串聯諧振在高壓電氣設備試驗中的應用進行了分析，高壓電力設備試驗是電力設備投入運行各個階段必須要進行的試驗，其危險性較高，同時對于電力設備的運行又具有極其重要的作用。然而在高壓試驗中，串聯諧振技術的應用能夠有效減小試驗所需要的電源容量，同時也能夠有效減小高壓試驗的質量。由于串聯諧振技術具有電源容量小、安全、可靠、裝卸方便等優點，這樣就有效的提高高壓試驗效率，從而使得電力設備能夠盡早投入到電力系統的運行中。

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