高壓試驗中的串聯(lián)諧振裝置應用探究

王偉榮

(國網(wǎng)山東省電力公司菏澤供電公司,山東菏澤 274000)

高壓試驗中的串聯(lián)諧振裝置應用探究

王偉榮

(國網(wǎng)山東省電力公司菏澤供電公司,山東菏澤 274000)

串聯(lián)電纜具有大容量、長度長的特點,通過對串聯(lián)電纜實際試驗結(jié)果來看,傳統(tǒng)的直流耐高壓試驗已經(jīng)不能完全滿足串聯(lián)電纜絕緣性能檢測的要求,而效果比較好的工頻試驗設(shè)備在面對串聯(lián)電纜大容量與長度條件下實際應用效果有限。串聯(lián)諧振裝置具有的良好適應性以及智能化等特點,使其已經(jīng)成為高壓試壓中常用裝置。本網(wǎng)對串聯(lián)諧振裝置在高壓試驗中的應用進行了分析。

高壓試驗 串聯(lián)諧振 絕緣檢測

高壓試驗是電力系統(tǒng)中最為常用的一種檢測電氣設(shè)備絕緣性的方法,電氣設(shè)備絕緣性能的高低,在很大情況下影響了電氣設(shè)備運行的安全性與穩(wěn)定性,對電網(wǎng)的有效運行具有重要意義。隨著城鎮(zhèn)發(fā)展速度的加快,串聯(lián)電纜的長度與容量也在不斷增加,傳統(tǒng)的高壓試驗方式逐漸不能滿足實際需求。高壓試驗工作量大,串聯(lián)諧振裝置更適用于串聯(lián)電纜長度與容量特點,并且裝置具有自重輕、體積小以及操作方便等特點,對提高高壓試驗效果具有良好效果。

1 串聯(lián)諧振裝置概述

串聯(lián)諧振裝置主要由變頻控制器、電抗器、勵磁變壓器以及電容分壓器等組成,以串聯(lián)諧振原理為基礎(chǔ),通過電抗器電感與視頻電容達到串聯(lián)諧振的目的,在被試品上獲得所需高電壓帶電流,最后將電壓加到高壓試驗裝備上,完成對電氣設(shè)備絕緣性能的檢測[1]。串聯(lián)諧振裝置在設(shè)計上具有一定的特點,采用了調(diào)節(jié)電源頻道的方式,將串聯(lián)諧振實驗裝備與被試品電容的諧振產(chǎn)生交流試驗電壓。一般情況下,串聯(lián)諧振試驗裝置所具有的調(diào)頻諧振裝置可以進行多支分開設(shè)計,將其分為n節(jié),這樣不但可以滿足高電壓,以及小電流電氣設(shè)備試驗需求,而且可以滿足較低電壓等級交流耐壓試驗的要求,與其他試驗裝置相比,其在高壓試驗中的應用具有比較好的效果。

2 高壓試驗中串聯(lián)諧振裝置應用原理

結(jié)合串聯(lián)諧振裝置在高壓試驗中應用的情況,串聯(lián)諧振裝置通過利用諧振電抗器容性與電感,和被實驗設(shè)備進行串聯(lián)諧振,進而能夠在被實驗電氣設(shè)備上獲取試驗所需要的高電壓,其動作的基本原理如圖1所示。通過對動作原理的分析,可以確定Uc=I/ωC,UL=I*R,U=UC+UL+UR,其中當LRC串聯(lián)回到電路中的感抗與被實驗設(shè)備的感抗完全相等時,電流感中磁場能量與被實驗設(shè)備電容中能量存在完全互補的情況,被試驗電氣設(shè)備所需功率則由電抗器供給,電源最終只提供有限的損耗[2]。其中,在電源電壓與諧振中電流相位相同,并且電力感上電壓與電容上電壓大小相等時,相位會變?yōu)橄喾础Ａ硗?通過對串聯(lián)諧振裝置動作原理的分析,確定當ωL=1/ωc時,串聯(lián)諧振頻率為f=1/2π/LC,電路將會出現(xiàn)串聯(lián)諧振,通過電壓提供的較小電壓,就可以得到被試驗電氣設(shè)備上能量很大的電壓,并且此種的電源頻率為串聯(lián)諧振頻率。

3 串聯(lián)諧振裝置在高壓試驗中應用措施

3.1 電纜試用應用效果

城鎮(zhèn)發(fā)展速度的加快,導致電網(wǎng)長時間滿負荷運行,這樣在運行過程中機會出現(xiàn)不同故障與事故,降低了電纜運行的安全性與穩(wěn)定性。為了保證電纜運行效果滿足社會發(fā)展需求,必須要采取交流耐壓試驗來對各電氣設(shè)備絕緣性進行檢測,代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流耐壓試驗,以免直流試驗的累積效應對電纜造成不良影響。應用串聯(lián)諧振裝置來進行絕緣電纜高壓試驗,主要具有幾個方面的優(yōu)點:首先,在較高的電壓情況下,直流耐壓試驗不能有效測定相間存在的絕緣缺陷。其次,電阻率受在一定情況下會受到溫度影響,而直流電場強度主要以電阻率為依據(jù)來分布,終端頭外部閃絡(luò)產(chǎn)生的行波很有可能會對電源絕緣造成損壞。最后,在線路電纜內(nèi)容部,直流電壓極容易自身集起空間電荷,導致電纜附件沿著絕緣閃絡(luò),整個過程中還會產(chǎn)生過電壓,造成局部電場的增強而形成絕緣弱點,進行試驗時可能會造成絕緣被擊穿,最終導致電纜被損壞。另外,隨著串聯(lián)線路的增多,電纜通常具有容量大、長度長等特點,選擇用調(diào)頻式串聯(lián)諧振裝置進行高壓試驗,可以利用其靈活性強以及易操作等特點,使交流耐壓試驗更符合電纜運行的實際情況。

3.2 氣體絕緣設(shè)備應用效果

氣體絕緣設(shè)備的安裝具有一定的安全威脅,即在設(shè)備運輸過程中,因為撞擊以及振動等原因,導致氣體絕緣設(shè)備各元件出現(xiàn)松動、磨損以及移位等情況,影響設(shè)備安裝效果。或者是在氣體絕緣設(shè)備安裝過程中,受密封、聯(lián)結(jié)等工藝影響,導致安裝結(jié)果不能滿足要求,例如常見的電氣表層刮損、安裝錯位等。

3.3 發(fā)電機交流耐壓試驗中應用

發(fā)電機工頻耐壓時電容電流量,以及定子繞組對地電容量等相間電容量大,在對其進行高壓試驗時,如果只是采用普通的大容量試驗設(shè)備,受設(shè)備結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量等因素影響,在進行試驗時,發(fā)電機定子繞組絕緣被擊穿時故障點短路電流會增大,導致鐵芯被燒損,影響整個設(shè)備的正常使用,最終會造成重大的經(jīng)濟損失。為保證發(fā)電機正常運行,在對其進行交流耐壓試驗時,應保證試驗電壓頻率符合工頻耐壓電容電流量要求,避免電動機鐵芯因為電流的增加而被燒毀,降低經(jīng)濟的損失。針對此種情況,可以選擇用串聯(lián)諧振裝置對鐵芯氣隙進行調(diào)節(jié),達到改變電感的目的,進而可以實現(xiàn)工頻諧振。

4 結(jié)語

高壓試驗是檢測電氣設(shè)備絕緣性能的重要手段,是保證電網(wǎng)中各組成設(shè)備正常運行的有效方式,受串聯(lián)電纜容量與長度等特點影響,傳統(tǒng)的試驗裝置已經(jīng)不能滿足檢測要求。通過對串聯(lián)諧振裝置的研究,結(jié)合其特征以及動作原理,將其應用到不同設(shè)備的高壓試驗中,在提高試驗效率的基礎(chǔ)上,能夠有效降低現(xiàn)場試驗工作量。

[1]潘亦斌.高壓試驗中串聯(lián)諧振裝置應用研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā),2013(Z3):96-98.

[2]孫建軍.簡析高壓試驗中串聯(lián)諧振裝置的應用效果[J].科技創(chuàng)新與應用,2013(14):67-68.