GIS交流耐壓試驗中串聯諧振技術的應用

何琦

摘 要：交流耐壓試驗是直接、有效并嚴格地鑒定絕緣強度的試驗方法，它的試驗數據關系到電力設備是否可以投入運行。GIS可通過交流耐壓試驗檢查在設備運輸或安裝過程中是否出現異常。對于傳統的工頻試驗變壓器，其體積較大，重量很重，對試驗電源要求較高，同時若出現擊穿放電將對設備產生損害，采用串聯諧振技術做耐壓試驗能夠避免這些問題。該文闡述了基于串聯諧振技術的交流耐壓試驗裝置的原理及其優點，給出了GIS交流耐壓試驗中應當注意的細節，并對可能出現的問題做出分析。

關鍵字：交流耐壓 GIS 串聯諧振

中圖分類號：TM8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（b）-0053-01

GIS在變電站中的應用很常見。由于GIS對其組成部件的聯接、密封、潔凈等具有較高要求。為防止投運前因振動、撞擊或刮傷等情況給GIS埋下安全隱患，在現場安裝后的驗收工作中，GIS必須經過交流耐壓試驗。

交流耐壓試驗就是在被試驗電氣設備上施加一定大小的交流電壓，維持一段時間后設備不出現閃絡或絕緣擊穿等情況。近年來，基于串聯諧振技術的交流耐壓試驗裝置得到廣泛應用，根據調節方式的不同其類型包括調容式、調感式以及調頻式。其中，調頻式的串聯諧振裝置由于其電壓波形的正弦性良好，輸出電壓穩定，當出現閃爍時無過電壓，并且沒有運動的機械部件，具有較高的使用壽命。以上優點使得變頻式串聯諧振交流耐壓試驗裝置得到最廣泛的應用。

1 調頻式串聯諧振裝置的工作原理

調頻式串聯諧振交流耐壓試驗裝置通常包括變頻電源、變壓器、電抗器以及電容分壓器，其接線圖如圖1所示。

其工作原理為變頻電源VF將380 V交流電轉換為頻率和幅值都可調節的電壓，再將調節后的電壓送給變壓器T的低壓側升壓后，進入由電抗器L、電容分壓器CF以及被試驗設備CS成的串聯諧振回路。根據諧振的原理，此回路的諧振頻率與電抗器的電感L、分壓電容器的電容C以及被試驗設備的電容CS相關。其試驗過程為使裝置輸出較小的電壓，調整頻率至串聯諧振回路發生諧振；再加大電源的輸出電壓，觀測試驗設備上施加的電壓大小，當此電壓達到目標值時停止增大電壓。此串聯諧振裝置接線方式的等值電路圖如圖2所示。

圖2中，U為變壓器高壓側輸出的電壓，R為回路的等效電阻，L為回路的等值電感，C為回路的分壓器電容與測試設備電容之和。因此，串聯諧振回路中電流I的大小以及測試設備上施加的電壓UCX大小如下式所示。

（1）

（2）

當串聯諧振時，，此時，測試設備的試驗容量S大小如下式所示。

（3）

由式（1）、式（2）、式（3）可得，在諧振的情況下，測試設備的被施加的電壓是變壓器高壓側電壓的Q倍，測試設備的試驗容量同樣是變壓器輸出容量的Q倍。若試驗時出現測試設備被擊穿，則串聯諧振回路的諧振條件將不存在，回路電流在瞬間降到了試驗電流的1/Q倍以下，故障電流只是測試設備的儲能放電，對測試設備造成破壞的可能性較小。

2 GIS的交流耐壓試驗

該文以某型號GIS試驗為例做出說明，此試驗將老練試驗與交流耐壓試驗相結合。設備的出廠試驗值為230 kV，則交流耐壓試驗值為出廠試驗值的80%，對三相分別進行對地交流耐壓試驗，耐受時間設為1 min。用1.15倍的額定相電壓帶電壓互感器老練5 min。之后拆開電壓互感器，在額定的相電壓下老練5 min。接著升壓至0.8倍試驗電壓老練1 min。若試驗全程沒有出現閃絡或擊穿，則說明老練試驗合格。再使用串聯諧振裝置，在低電壓的條件下調節頻率，使頻率逐漸接近至諧振點，接著按照試驗程序進行升壓試驗。在耐壓試驗中沒有出現閃絡或擊穿，并且設備在耐壓試驗前后，其絕緣電阻阻值沒有出現明顯變化，則說明耐壓試驗通過。

在現場做GIS設備的耐壓試驗時，可能會出現當串聯諧振回路達到諧振狀態時，變壓器的輸出電壓已經達到設定值，但Q值較低導致施加到設備上的電壓值沒有升到要求值。對此，通常可以采取降低雜散電容以及試驗電路中的損耗電阻的方法。試驗時，應當盡量使引線長度短一些。同時，在試驗時應當使一次引線以及斷路器的導電部分具有良好的屏蔽，最大程度地降低電暈損耗，使損耗電阻最小，這樣就能保證Q值能夠滿足試驗要求。

3 結論

由于GIS的結構特點，其耐壓試驗尤其重要。該文敘述了調頻式串聯諧振裝置的優越性能，對其原理做出了深入分析。串聯諧振耐壓裝置在一次設備的交流耐壓試驗中取得廣泛應用，檢修專業應當深入了解其原理及試驗方法，以提高作業的安全性。

參考文獻

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