串聯(lián)諧振在電力安全工器具預(yù)防性試驗(yàn)中的應(yīng)用

張 凱

安徽恒力安全檢測技術(shù)有限公司

串聯(lián)諧振在電力安全工器具預(yù)防性試驗(yàn)中的應(yīng)用

張 凱

安徽恒力安全檢測技術(shù)有限公司

為規(guī)范電力安全工器具預(yù)防性試驗(yàn)，確保安全工器具在使用當(dāng)中的安全可靠，無論是國家電網(wǎng)公司還是電力行業(yè)都出臺了相應(yīng)的試驗(yàn)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，隨著標(biāo)準(zhǔn)要求的提高，傳統(tǒng)的大容量耐壓試驗(yàn)設(shè)備逐步被效率更高的串聯(lián)諧振設(shè)備所取代。本文通過對串聯(lián)諧振交流耐壓實(shí)驗(yàn)法在電力安全工器具預(yù)防性試驗(yàn)中的應(yīng)用作詳細(xì)的論述，以供同行參考借鑒。

串聯(lián)諧振；預(yù)防性試驗(yàn)；工頻耐壓；應(yīng)用

在電力安全工器具預(yù)防性試驗(yàn)中，交流耐壓試驗(yàn)是鑒定安全工器具絕緣強(qiáng)度的最有效的試驗(yàn)方法。它對判斷電力安全工器具能否繼續(xù)使用具有決定性的意義，也是保證工器具絕緣水平﹑避免發(fā)生事故的重要手段。但是，由于試驗(yàn)電壓等級的提高，傳統(tǒng)的試驗(yàn)設(shè)備就顯得笨重﹑不方便，而應(yīng)用串聯(lián)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(yàn)現(xiàn)狀分析

電力安全工器具預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程中，不同電壓等級的安全工器具相應(yīng)的試驗(yàn)電壓不同，額定電壓越高，試驗(yàn)電壓就越高，用于試驗(yàn)的變壓器容量就越大。在舊規(guī)《電力安全工器具預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程(試行)》(國發(fā)電【2002】777號)中有說到：“若試驗(yàn)變壓器電壓等級達(dá)不到試驗(yàn)的要求，可分段進(jìn)行試驗(yàn)，最多可分成4段，分段試驗(yàn)電壓應(yīng)為整體試驗(yàn)電壓除以分段數(shù)在乘以1.2倍的系數(shù)。”這樣就大大降低了實(shí)際施加在安全工器具上的電壓，與實(shí)際不符，達(dá)不到試驗(yàn)的目的。鑒于此，在新規(guī)DL/T 1476-2015《電力安全工器具預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》中就再沒有提到分段試驗(yàn)。

所以相同的電壓等級，現(xiàn)在的試驗(yàn)電壓更大了，試驗(yàn)變壓器容量變大了，試驗(yàn)設(shè)備體積變笨重了，并且造價也提高了，以前的試驗(yàn)方法已經(jīng)不適用了。通過對新技術(shù)的研究，經(jīng)濟(jì)的權(quán)衡，近些年在國內(nèi)得到迅速發(fā)展的串聯(lián)諧振試驗(yàn)技術(shù)映入眼簾。

2、串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)原理

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

在回路發(fā)生串聯(lián)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(shè)諧振回路的品質(zhì)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(yàn)電源容量的Q倍，就實(shí)現(xiàn)了用低電壓小容量試驗(yàn)變壓器對大容量試品進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)的目的。

3、電力安全工器具串聯(lián)諧振工頻耐壓試驗(yàn)

3.1 舉例被試品參數(shù)

試品名稱：絕緣操作桿

試品按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)要求：(見表1)

3.2 計算過程

根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求工頻耐壓試驗(yàn)頻率應(yīng)為工頻，即為50Hz，最高試驗(yàn)電壓設(shè)計為500kV。RLC串聯(lián)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(shè)回路的電流最大值在0.5A～1A。

當(dāng)電流為0.5A時，

經(jīng)過計算和試驗(yàn)，最后確定了電容和電抗，具體參數(shù)如下：

電容分壓器1個(包含2個補(bǔ)償電容器)：額定電壓250kV，電容量7000 pF，串聯(lián)后的總?cè)萘繛?500 pF

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

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

實(shí)際試驗(yàn)過程中還有被試品(見圖2)，被試品也存在電容，根據(jù)公式2，C變大，f變小，通過調(diào)試，最后的頻率在49～50Hz之間，滿足試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求。

4、串聯(lián)諧振在電力安全工器具耐壓試驗(yàn)中的發(fā)展

因串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置的體積﹑重量和所需的電源容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的試驗(yàn)變壓器，大大減輕了現(xiàn)場試驗(yàn)的工作量；該裝置具有組合方式靈活，能夠適合不同的試驗(yàn)電壓，便于攜帶，對試品的破壞小等優(yōu)點(diǎn)。因此串聯(lián)諧振在電力安全工器具耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用會越來越廣泛。

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

[2]包趨寧，串聯(lián)諧振電路在電氣設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].湖北師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013(2)；

[3]陳化鋼，電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)方法及診斷技術(shù)[M].北京中國科學(xué)技術(shù)出版社，2001.