串聯諧振在電力安全工器具預防性試驗中的應用

張 凱

安徽恒力安全檢測技術有限公司

串聯諧振在電力安全工器具預防性試驗中的應用

張 凱

安徽恒力安全檢測技術有限公司

為規范電力安全工器具預防性試驗，確保安全工器具在使用當中的安全可靠，無論是國家電網公司還是電力行業都出臺了相應的試驗規程和標準，隨著標準要求的提高，傳統的大容量耐壓試驗設備逐步被效率更高的串聯諧振設備所取代。本文通過對串聯諧振交流耐壓實驗法在電力安全工器具預防性試驗中的應用作詳細的論述，以供同行參考借鑒。

串聯諧振；預防性試驗；工頻耐壓；應用

在電力安全工器具預防性試驗中，交流耐壓試驗是鑒定安全工器具絕緣強度的最有效的試驗方法。它對判斷電力安全工器具能否繼續使用具有決定性的意義，也是保證工器具絕緣水平﹑避免發生事故的重要手段。但是，由于試驗電壓等級的提高，傳統的試驗設備就顯得笨重﹑不方便，而應用串聯諧振原理就能很好的解決這個問題。

1、電力安全工器具試驗現狀分析

電力安全工器具預防性試驗規程中，不同電壓等級的安全工器具相應的試驗電壓不同，額定電壓越高，試驗電壓就越高，用于試驗的變壓器容量就越大。在舊規《電力安全工器具預防性試驗規程(試行)》(國發電【2002】777號)中有說到：“若試驗變壓器電壓等級達不到試驗的要求，可分段進行試驗，最多可分成4段，分段試驗電壓應為整體試驗電壓除以分段數在乘以1.2倍的系數?！边@樣就大大降低了實際施加在安全工器具上的電壓，與實際不符，達不到試驗的目的。鑒于此，在新規DL/T 1476-2015《電力安全工器具預防性試驗規程》中就再沒有提到分段試驗。

所以相同的電壓等級，現在的試驗電壓更大了，試驗變壓器容量變大了，試驗設備體積變笨重了，并且造價也提高了，以前的試驗方法已經不適用了。通過對新技術的研究，經濟的權衡，近些年在國內得到迅速發展的串聯諧振試驗技術映入眼簾。

2、串聯諧振交流耐壓試驗原理

串聯諧振試驗裝置可以利用諧振電抗器的電感與容性被試設備發生串聯諧振，在被試品上獲得所需的高電壓，串聯諧振的基本原理如圖1所示，

在回路發生串聯諧振時，XL=XC，UC=U/RXC=U/RXL，其中XL為回路感抗，XC為回路容抗，U為勵磁電壓，UC為試品承受電壓。

設諧振回路的品質因素為Q，則UC=QU，即被試品上獲得的電壓為勵磁電壓的Q倍，被試品上獲得的容量也為試驗電源容量的Q倍，就實現了用低電壓小容量試驗變壓器對大容量試品進行交流耐壓試驗的目的。

3、電力安全工器具串聯諧振工頻耐壓試驗

3.1 舉例被試品參數

試品名稱：絕緣操作桿

試品按照有關標準試驗要求：(見表1)

3.2 計算過程

根據相關標準要求工頻耐壓試驗頻率應為工頻，即為50Hz，最高試驗電壓設計為500kV。RLC串聯諧振時，感抗和容抗互相抵消，此時回路的總阻抗最小，回路的電流最大。為了盡量降低對試品的損傷，假設回路的電流最大值在0.5A～1A。

當電流為0.5A時，

經過計算和試驗，最后確定了電容和電抗，具體參數如下：

電容分壓器1個(包含2個補償電容器)：額定電壓250kV，電容量7000 pF，串聯后的總容量為3500 pF

諧振電抗器12個：額定電壓45kV，電感量200H，電流1A，串聯后的總電感量為2400H

根據公式2可以算出試驗頻率f=1/2×3.14×√2400×3.5×10-12=54Hz。

實際試驗過程中還有被試品(見圖2)，被試品也存在電容，根據公式2，C變大，f變小，通過調試，最后的頻率在49～50Hz之間，滿足試驗標準要求。

4、串聯諧振在電力安全工器具耐壓試驗中的發展

因串聯諧振試驗裝置的體積﹑重量和所需的電源容量遠遠低于傳統的試驗變壓器，大大減輕了現場試驗的工作量；該裝置具有組合方式靈活，能夠適合不同的試驗電壓，便于攜帶，對試品的破壞小等優點。因此串聯諧振在電力安全工器具耐壓試驗中的應用會越來越廣泛。

[1]于大海，變頻諧振法在現場交接試驗中的應用[J].黑龍江科技信息，2013(28)；

[2]包趨寧，串聯諧振電路在電氣設備交流耐壓試驗中的應用[J].湖北師范學院學報(自然科學版)，2013(2)；

[3]陳化鋼，電力設備預防性試驗方法及診斷技術[M].北京中國科學技術出版社，2001.