變電站電氣設備串聯諧振耐壓現場試驗探討

徐嘉庚 帕茹克 王杰茗

摘要：電氣設備耐壓試驗通常被列為電氣試驗的關鍵工序，通過試驗能及時發現電氣設備由于制造、運輸、安裝等過程中因各種因素造成絕緣性能劣化潛在性故障。根據《福建省電力有限公司電力設備交接及預防性試驗規程（試行Q/FJG10029.2-2004）》要求，變電站六氟化硫封閉式組合電氣、電流互感器、電力電纜等在交接試驗中均應進行交流耐壓試驗?；诖?，本文主要對變電站電氣設備串聯諧振耐壓現場試驗進行分析探討。

關鍵詞：變電站;電氣設備;串聯諧振;耐壓現場試驗

1、試驗特點

（1）傳統工頻條件下交流耐壓試驗需要設備多且繁重，不方便使用和運輸;串聯諧振耐壓需要設備少且輕便，便于在變電站內移動，從經濟上講投入少，便于推廣。

（2）傳統工頻耐壓需要大容量的電流，需要專門配備工作電源;諧振耐壓試驗系統的電流為純阻性，試驗電源無須向串聯諧振試驗系統額外提供無功功率，電源利用率高，變電站一般性檢修電源就能滿足要求。

（3）試品兩端的電壓為輸入電壓的Q倍。由于一般試驗回路的Q值遠大于1，因此串聯諧振電路具有明顯的電壓放大作用。

2、試驗原理

LRC串聯電路如圖1所示.若交流電源US的電壓為U，角頻率為ω，各元件的阻抗分別為

則串聯電路的總阻抗為

串聯電路的電流為

式中電流有效值為

電流與電壓間的位相差為

它們都是頻率的函數，隨頻率的變化關系如圖2所示.

在發生串聯諧振時，存在下列關系：

因此，諧振角頻率ω0和諧振頻率f0可分別由下式求得：

工程上常用特性阻抗與電阻的比值來表征諧振電路的性能，并稱此比值為串聯電路的品質因數，用Q

表示，即：

當發生串聯諧振時，被試品電壓可描述為：

由式（5）-（7）可知，對串聯諧振試驗系統來說，在諧振時：

（1）試驗電流達到最大值，呈純阻性，由試驗電壓和回路電阻唯一確定;

（2）試驗電源的輸出功率為外部回路所消耗的純有功功率;

（3）試品兩端的電壓為輸入電壓的Q倍。由于一般試驗回路的Q值遠大于1，因此串聯諧振電路具有明顯的電壓放大作用;

（4）試品所消耗的視在功率為輸入功率的Q倍。也就是說，當試品所需的試驗功率一定時，試驗電源的容量僅為試品所消耗功率的1Q。

3、試驗流程及操作要點

試驗工藝流程包括：制訂試驗方案→設備選取及運輸→試驗前準備→試驗接線→試驗結果分析。各步驟操作要點如下：

3.1制訂試驗方案要點

串聯諧振試驗是一項復雜的試驗，在試驗之前要制定好嚴格的試驗方案。制訂方案要注意以下幾點：

1）組織人員，明確不同人員的職責，現場試驗負責人、實際操作負責人、操作監護人及現場安全負責人等要各負其責。

2）事先通知好設備廠家、現場安裝人員、監理及業主代表等人員在試驗當天趕到現場監督和確認試驗過程及結果。

3）測試被試品電容量，計算出試驗裝置主機、勵磁變及電抗器所需要滿足的容量，根據不同試驗對象要求選取設備。

4）根據設備多少選定運輸所需貨車及現場吊裝所需吊車。

5）根據試驗規程和產品出廠報告要求制定詳細試驗方案并在試驗中安步驟執行。

3.2試驗準備階段工作要點

1）常規試驗應先完成并確認合格。進行交流耐壓試驗前，必須預先進行各項非破壞性試驗，如測量絕緣電阻、CT角比差、介質損耗因數tg?及SF6氣體微水含量等，對各項試驗結果進行綜合分析，以決定該設備是否受潮或含有缺陷。

2）對人員安全進行安全因素分析與評估。電站的施工作業經常處于交叉狀態，經常是安裝、土建及調試等同時進行。由于現場人員的復雜，在試驗設備和高壓引線周圍，均應裝設安全網并派專人看守，以防外人不慎入內。試驗前應預先評估試驗過程中可能產生的感應電的影響，因試驗電壓很高，很可能周圍線路或設備會產生一定的感應電壓，而線路的另一端很可能有人在做安裝或調試;應禁止周圍一切工作人員工作或相關有人工作的線路正確可靠接地。

3）有二次繞組的被試品進行耐壓試驗時，電流互感器二次繞組應短接接地，電壓互感器二次繞組應開路。

3.3試驗階段工作要點

1）試驗接線。串聯諧振耐壓設備其原理接線如圖3所示。

2）要對試驗過程各加壓階段電壓電流估算。設備完成組裝后，先用介損儀測量整個測量回路電容量，然后通過計算算出正常試驗時的頻率，老練過程及耐壓過程不同階段的一次電流、原邊電流。有這些原始數據作為參考，在實際試驗過程中應將每個試驗階段隨即測量的數據與之對照，如果有差別要查找原因，這樣就能避免試驗過程中人為錯誤設置試驗儀器參數及試驗儀器故障等方面引起的安全事故。

3）根據試驗對象、試驗內容的不同，試驗前應正確設置試驗設備過流、過壓整定值。

4）正式試驗前，試驗設備先自行空升電壓一次，確認設備工作正常，性能穩定，儀器儀表指示正確，指標參數能滿足要求，保護功能正常。

5）操作時必須有監護人監視并呼唱。加壓過程中，工作人員應精神集中，監護人傳達口令應清楚準確，防止異常情況的發生。當出現異常情況時，應立即停止試驗，斷開電源，并經放電、并將升壓設備的高壓部分短路接地后方可檢查，查明原因后，方可繼續試驗。

6）試驗結束時，則應由試驗負責人記錄數據或打印數據完成后斷開電源，才能允許工作人員進入安全網內工作。

7）試驗結束后，應拆除自裝的接地短路線，恢復被試設備試驗前的接線。

8）應重視試驗結果分析，記錄清楚試驗時的天氣溫度、濕度、設備類型及廠家等，結合每一次試驗現場的具體情況，分析試驗現象和數據，綜合多種因素及時對被試品狀態、試驗結果做出正確、有效的判定。

4、質量標準及過程控制

（1）執行《福建省電力有限公司電力設備交接及預防性試驗規程（試行）》（Q/FJG10029.2-2004）。

（2）和設備生產廠家出廠前試驗數據說明書中的試驗數據相比較。

（3）如果試品的每一部件均按完整試驗程序耐受規定試驗電壓而無擊穿放電，則通過交流耐壓試驗。

（4）在試驗過程中如發生擊穿放電，則進行重復試驗。如重復試驗電壓達到規定值和規定時間時，則認為耐壓試驗通過。

（5）如果重復試驗再次失敗，則需進行設備解體，仔細檢查絕緣情況，處理并恢復后，再一次進行交流耐壓試驗。

5、結論

由于諧振耐壓試驗工作環境多樣性，要求試驗人員能夠不斷提高試驗技術水平，加強總結，嚴格遵守各種規章規程，克服各種主觀、客觀因素帶來的影響，一定能夠確保人身、儀器及電氣設備的安全。第二電力建設公司電力試驗所自開展串聯諧振耐壓試驗以來先后多次發現設備在生產及現場安裝中存在的安全隱患，實踐證明，開展交流串聯諧振耐壓試驗能夠產生巨大的安全效益和質量效益。

參考文獻：

[1]? 李建明，朱康.高壓電氣設備試驗方法[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]? 鐘敬顯，王貴玲.淺析電氣設備交流耐壓試驗[J]，農村電工，2006（7）.

（作者單位：國網新疆電力有限公司檢修公司）