高壓試驗(yàn)中的串聯(lián)諧振裝置應(yīng)用探究

王偉榮

(國(guó)網(wǎng)山東省電力公司菏澤供電公司,山東菏澤 274000)

高壓試驗(yàn)中的串聯(lián)諧振裝置應(yīng)用探究

王偉榮

(國(guó)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(zhǎng)度長(zhǎng)的特點(diǎn),通過對(duì)串聯(lián)電纜實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果來看,傳統(tǒng)的直流耐高壓試驗(yàn)已經(jīng)不能完全滿足串聯(lián)電纜絕緣性能檢測(cè)的要求,而效果比較好的工頻試驗(yàn)設(shè)備在面對(duì)串聯(lián)電纜大容量與長(zhǎng)度條件下實(shí)際應(yīng)用效果有限。串聯(lián)諧振裝置具有的良好適應(yīng)性以及智能化等特點(diǎn),使其已經(jīng)成為高壓試壓中常用裝置。本網(wǎng)對(duì)串聯(lián)諧振裝置在高壓試驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

高壓試驗(yàn) 串聯(lián)諧振 絕緣檢測(cè)

高壓試驗(yàn)是電力系統(tǒng)中最為常用的一種檢測(cè)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(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性,對(duì)電網(wǎng)的有效運(yùn)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(zhǎng)度與容量也在不斷增加,傳統(tǒng)的高壓試驗(yàn)方式逐漸不能滿足實(shí)際需求。高壓試驗(yàn)工作量大,串聯(lián)諧振裝置更適用于串聯(lián)電纜長(zhǎng)度與容量特點(diǎn),并且裝置具有自重輕、體積小以及操作方便等特點(diǎn),對(duì)提高高壓試驗(yàn)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(lì)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(dá)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(yàn)裝備上,完成對(duì)電氣設(shè)備絕緣性能的檢測(cè)[1]。串聯(lián)諧振裝置在設(shè)計(jì)上具有一定的特點(diǎn),采用了調(diào)節(jié)電源頻道的方式,將串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)裝備與被試品電容的諧振產(chǎn)生交流試驗(yàn)電壓。一般情況下,串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置所具有的調(diào)頻諧振裝置可以進(jìn)行多支分開設(shè)計(jì),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(yàn)需求,而且可以滿足較低電壓等級(jí)交流耐壓試驗(yàn)的要求,與其他試驗(yàn)裝置相比,其在高壓試驗(yàn)中的應(yīng)用具有比較好的效果。

2 高壓試驗(yàn)中串聯(lián)諧振裝置應(yīng)用原理

結(jié)合串聯(lián)諧振裝置在高壓試驗(yàn)中應(yīng)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(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行串聯(lián)諧振,進(jìn)而能夠在被實(shí)驗(yàn)電氣設(shè)備上獲取試驗(yàn)所需要的高電壓,其動(dòng)作的基本原理如圖1所示。通過對(duì)動(dòng)作原理的分析,可以確定Uc=I/ωC,UL=I*R,U=UC+UL+UR,其中當(dāng)LRC串聯(lián)回到電路中的感抗與被實(shí)驗(yàn)設(shè)備的感抗完全相等時(shí),電流感中磁場(chǎng)能量與被實(shí)驗(yàn)設(shè)備電容中能量存在完全互補(bǔ)的情況,被試驗(yàn)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(shí),相位會(huì)變?yōu)橄喾?。另?通過對(duì)串聯(lián)諧振裝置動(dòng)作原理的分析,確定當(dāng)ωL=1/ωc時(shí),串聯(lián)諧振頻率為f=1/2π/LC,電路將會(huì)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(yàn)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(yàn)中應(yīng)用措施

3.1 電纜試用應(yīng)用效果

城鎮(zhèn)發(fā)展速度的加快,導(dǎo)致電網(wǎng)長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行,這樣在運(yùn)行過程中機(jī)會(huì)出現(xiàn)不同故障與事故,降低了電纜運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。為了保證電纜運(yùn)行效果滿足社會(huì)發(fā)展需求,必須要采取交流耐壓試驗(yàn)來對(duì)各電氣設(shè)備絕緣性進(jìn)行檢測(cè),代替?zhèn)鹘y(tǒng)直流耐壓試驗(yàn),以免直流試驗(yàn)的累積效應(yīng)對(duì)電纜造成不良影響。應(yīng)用串聯(lián)諧振裝置來進(jìn)行絕緣電纜高壓試驗(yàn),主要具有幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn):首先,在較高的電壓情況下,直流耐壓試驗(yàn)不能有效測(cè)定相間存在的絕緣缺陷。其次,電阻率受在一定情況下會(huì)受到溫度影響,而直流電場(chǎng)強(qiáng)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(huì)對(duì)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(dǎo)致電纜附件沿著絕緣閃絡(luò),整個(gè)過程中還會(huì)產(chǎn)生過電壓,造成局部電場(chǎng)的增強(qiáng)而形成絕緣弱點(diǎn),進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)可能會(huì)造成絕緣被擊穿,最終導(dǎo)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(zhǎng)度長(zhǎng)等特點(diǎn),選擇用調(diào)頻式串聯(lián)諧振裝置進(jìn)行高壓試驗(yàn),可以利用其靈活性強(qiáng)以及易操作等特點(diǎn),使交流耐壓試驗(yàn)更符合電纜運(yùn)行的實(shí)際情況。

3.2 氣體絕緣設(shè)備應(yīng)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(yùn)輸過程中,因?yàn)樽矒粢约罢駝?dòng)等原因,導(dǎo)致氣體絕緣設(shè)備各元件出現(xiàn)松動(dòng)、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(dǎo)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(cuò)位等。

3.3 發(fā)電機(jī)交流耐壓試驗(yàn)中應(yīng)用

發(fā)電機(jī)工頻耐壓時(shí)電容電流量,以及定子繞組對(duì)地電容量等相間電容量大,在對(duì)其進(jìn)行高壓試驗(yàn)時(shí),如果只是采用普通的大容量試驗(yàn)設(shè)備,受設(shè)備結(jié)構(gòu)以及質(zhì)量等因素影響,在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣被擊穿時(shí)故障點(diǎn)短路電流會(huì)增大,導(dǎo)致鐵芯被燒損,影響整個(gè)設(shè)備的正常使用,最終會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。為保證發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行,在對(duì)其進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)時(shí),應(yīng)保證試驗(yàn)電壓頻率符合工頻耐壓電容電流量要求,避免電動(dòng)機(jī)鐵芯因?yàn)殡娏鞯脑黾佣粺龤?降低經(jīng)濟(jì)的損失。針對(duì)此種情況,可以選擇用串聯(lián)諧振裝置對(duì)鐵芯氣隙進(jìn)行調(diào)節(jié),達(dá)到改變電感的目的,進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)工頻諧振。

4 結(jié)語

高壓試驗(yàn)是檢測(cè)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(yùn)行的有效方式,受串聯(lián)電纜容量與長(zhǎng)度等特點(diǎn)影響,傳統(tǒng)的試驗(yàn)裝置已經(jīng)不能滿足檢測(cè)要求。通過對(duì)串聯(lián)諧振裝置的研究,結(jié)合其特征以及動(dòng)作原理,將其應(yīng)用到不同設(shè)備的高壓試驗(yàn)中,在提高試驗(yàn)效率的基礎(chǔ)上,能夠有效降低現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作量。

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

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