淺談變頻串聯(lián)諧振在電力工程中的應(yīng)用

王云電

摘 要：變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)是利用電抗器的電感與被試品電容實(shí)現(xiàn)電容諧振，在被試品上獲得高電壓、大電流，是當(dāng)前高電壓試驗(yàn)的一種新的方法與潮流，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。本文著重介紹變頻串聯(lián)諧振在工程應(yīng)用中的要點(diǎn)并例舉某變電站工程110kV GIS設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：變頻；串聯(lián)諧振；電力工程；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）21-0114-01

1 引言

按照國(guó)【電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)】的規(guī)定，要求對(duì)GIS系統(tǒng)、SF6開關(guān)、電流互感器、電纜、套管等容性設(shè)備交流耐壓試驗(yàn)，現(xiàn)在大都采用調(diào)頻式（30-300Hz）串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行該項(xiàng)試驗(yàn)。串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備，可以得到更高的品質(zhì)數(shù)（Q值），并具有自動(dòng)調(diào)諧、多重保護(hù)，以及低噪音、靈活的組合方式（單件重量大為下降）等優(yōu)點(diǎn)，既可滿足高電壓、小電流的設(shè)備試驗(yàn)條件要求，又可滿足低電壓、大電流的設(shè)備試驗(yàn)條件要求，適用范圍較寬。

2 變頻串聯(lián)諧振福州某220kV變電站GIS交流耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用

2.1 概況

本工程為新建工程，110kV部分采用GIS設(shè)備。110kV GIS主接線形式為雙母線，共9個(gè)間隔，其中斷路器間隔7個(gè)，母線設(shè)備間隔2個(gè)。GIS型號(hào)110kV型號(hào)為ZF6-126CB，屬于氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備。

2.2 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過交流耐壓試驗(yàn)，考察GIS現(xiàn)場(chǎng)安裝后的絕緣水平，發(fā)現(xiàn)和排除可能出現(xiàn)的以下問題：（1）運(yùn)輸過程中的機(jī)械振動(dòng)可能導(dǎo)致的GIS元件或組裝件內(nèi)緊固件松動(dòng)或相對(duì)位移。（2）安裝過程中，在連結(jié)、密封等工藝處理方面的可能失誤，導(dǎo)致電極表面刮傷或安裝錯(cuò)位引起電極表面缺陷。（3）空氣中懸浮的塵埃、導(dǎo)電微粒雜質(zhì)和毛刺等在安裝現(xiàn)場(chǎng)難以徹底清理。（4）可能出現(xiàn)的將工具、螺栓、墊片等遺留在GIS內(nèi)的情況。

2.3 試驗(yàn)方法

（1）導(dǎo)體對(duì)外殼耐壓：試驗(yàn)電壓由施加電壓的GIS間隔出線側(cè)套管處分相施加到導(dǎo)體，同時(shí)其他兩相接地（視負(fù)載容量也可三相并聯(lián)對(duì)地）；（2）斷路器斷口耐壓：斷口兩側(cè)三相各自短接，試驗(yàn)電壓施加在一側(cè)，另一側(cè)接地；（3）試驗(yàn)電壓根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件選定的GIS間隔出線側(cè)套管處分相分別施加到導(dǎo)體，通過對(duì)GIS設(shè)備的操作，整個(gè)試驗(yàn)過程保證使GIS每個(gè)部件都至少施加一次試驗(yàn)電壓。

2.4 試驗(yàn)過程及出現(xiàn)的問題

2.4.1 被試設(shè)備電容的測(cè)量及試驗(yàn)電流，試驗(yàn)容量的估算

按照126kV GIS主接線圖：調(diào)整一次設(shè)備狀態(tài)。用介損儀在1#主變110kV側(cè)測(cè)得該狀態(tài)下各相分別對(duì)地的電容量為：B、C相接地狀態(tài)下的A相的電容量16.98nF，A、C相接地狀態(tài)下的B相的電容量16.48nF，A、B相接地狀態(tài)下的C相的電容量16.63nF，根據(jù)f=，在電容量一定，電感量一定的情況下，計(jì)算出試驗(yàn)的頻率。

試驗(yàn)注意要點(diǎn)：如果，計(jì)算出的頻率大于試驗(yàn)時(shí)的實(shí)際頻率很多，這時(shí)要注意被試品的的電容量是否起了變化。頻率和電容量成反比的。頻率越高，那么電容量就越低。相反亦然。

2.4.2 交流耐壓試驗(yàn)加壓程序

第一階段：即“老練凈化”，目的是清除GIS內(nèi)部可能存在的導(dǎo)電微粒、微量雜質(zhì)和導(dǎo)體表面毛刺。

第二階段：在“老練凈化”結(jié)束后，GIS試驗(yàn)電壓升至現(xiàn)場(chǎng)交接試驗(yàn)電壓停留1分鐘，然后退回零位。

2.4.3 加壓過程出現(xiàn)的問題及排查

在對(duì)設(shè)備的A相進(jìn)行試驗(yàn)工程中，被試品放電，試驗(yàn)設(shè)備因故障顯示停止?，F(xiàn)場(chǎng)采用了排除法，對(duì)設(shè)備的斷開點(diǎn)進(jìn)行了調(diào)整，查出故障的方位，把被試品故障的位置解體，發(fā)現(xiàn)A相的母線有明顯的擊穿痕跡，作業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)分析原因?yàn)锳相母線上，有粗糙的毛刺，引起了擊穿放電。如圖1所示。

2.5 問題處理及試驗(yàn)記錄

在交流耐壓試驗(yàn)過程中，B、C相試品未發(fā)生閃絡(luò)、放電和試驗(yàn)前后絕緣電阻無明顯變化現(xiàn)象。針對(duì)A相母線導(dǎo)體，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理后重新試驗(yàn)，在交流耐壓試驗(yàn)過程中，A相試品未再發(fā)生閃絡(luò)，放電和試驗(yàn)前后絕緣電阻也無明顯變化現(xiàn)象，證明本次交流耐壓試驗(yàn)通過。

（1）110kV導(dǎo)體對(duì)外殼，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

（2）110kV斷路器斷口耐壓試驗(yàn)。

1#主變110kV側(cè)斷路器斷口耐壓試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2所示。

3 結(jié)語

變頻串聯(lián)諧振工作在諧振狀態(tài)，當(dāng)被試品的絕緣點(diǎn)被擊穿時(shí)，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的數(shù)十分之一。發(fā)生閃絡(luò)擊穿時(shí)，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。其恢復(fù)電壓的再建立過程很長(zhǎng)，很容易在再次達(dá)到閃絡(luò)電壓斷開電源，所以適用于高電壓、大容量的電力設(shè)備的絕緣耐壓試驗(yàn)，如：GIS變電所、高壓交聯(lián)電力電纜、發(fā)電機(jī)、大型變壓器、隔離開關(guān)、互感器等。

參考文獻(xiàn)

[1]南京蘇特有限公司《ST3958-1875/375調(diào)頻式串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置》說明書.

[2]陳紹揚(yáng).淺析變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)的應(yīng)用[J].廣東電力，2004（5）：40-43.

[3]全朝春，關(guān)根志，袁用武，趙正紅.變頻串聯(lián)諧振在GIS絕緣試驗(yàn)中的應(yīng)用[J].高壓電器，2006（3）：199-200.endprint