GIS交流耐压试验中串联谐振技术的应用

何琦

摘 要：交流耐压试验是直接、有效并严格地鉴定绝缘强度的试验方法，它的试验数据关系到电力设备是否可以投入运行。GIS可通过交流耐压试验检查在设备运输或安装过程中是否出现异常。对于传统的工频试验变压器，其体积较大，重量很重，对试验电源要求较高，同时若出现击穿放电将对设备产生损害，采用串联谐振技术做耐压试验能够避免这些问题。该文阐述了基于串联谐振技术的交流耐压试验装置的原理及其优点，给出了GIS交流耐压试验中应当注意的细节，并对可能出现的问题做出分析。

关键字：交流耐压 GIS 串联谐振

中图分类号：TM8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0053-01

GIS在变电站中的应用很常见。由于GIS对其组成部件的联接、密封、洁净等具有较高要求。为防止投运前因振动、撞击或刮伤等情况给GIS埋下安全隐患，在现场安装后的验收工作中，GIS必须经过交流耐压试验。

交流耐压试验就是在被试验电气设备上施加一定大小的交流电压，维持一段时间后设备不出现闪络或绝缘击穿等情况。近年来，基于串联谐振技术的交流耐压试验装置得到广泛应用，根据调节方式的不同其类型包括调容式、调感式以及调频式。其中，调频式的串联谐振装置由于其电压波形的正弦性良好，输出电压稳定，当出现闪烁时无过电压，并且没有运动的机械部件，具有较高的使用寿命。以上优点使得变频式串联谐振交流耐压试验装置得到最广泛的应用。

1 调频式串联谐振装置的工作原理

调频式串联谐振交流耐压试验装置通常包括变频电源、变压器、电抗器以及电容分压器，其接线图如图1所示。

其工作原理为变频电源VF将380 V交流电转换为频率和幅值都可调节的电压，再将调节后的电压送给变压器T的低压侧升压后，进入由电抗器L、电容分压器CF以及被试验设备CS成的串联谐振回路。根据谐振的原理，此回路的谐振频率与电抗器的电感L、分压电容器的电容C以及被试验设备的电容CS相关。其试验过程为使装置输出较小的电压，调整频率至串联谐振回路发生谐振；再加大电源的输出电压，观测试验设备上施加的电压大小，当此电压达到目标值时停止增大电压。此串联谐振装置接线方式的等值电路图如图2所示。

图2中，U为变压器高压侧输出的电压，R为回路的等效电阻，L为回路的等值电感，C为回路的分压器电容与测试设备电容之和。因此，串联谐振回路中电流I的大小以及测试设备上施加的电压UCX大小如下式所示。

（1）

（2）

当串联谐振时，，此时，测试设备的试验容量S大小如下式所示。

（3）

由式（1）、式（2）、式（3）可得，在谐振的情况下，测试设备的被施加的电压是变压器高压侧电压的Q倍，测试设备的试验容量同样是变压器输出容量的Q倍。若试验时出现测试设备被击穿，则串联谐振回路的谐振条件将不存在，回路电流在瞬间降到了试验电流的1/Q倍以下，故障电流只是测试设备的储能放电，对测试设备造成破坏的可能性较小。

2 GIS的交流耐压试验

该文以某型号GIS试验为例做出说明，此试验将老练试验与交流耐压试验相结合。设备的出厂试验值为230 kV，则交流耐压试验值为出厂试验值的80%，对三相分别进行对地交流耐压试验，耐受时间设为1 min。用1.15倍的额定相电压带电压互感器老练5 min。之后拆开电压互感器，在额定的相电压下老练5 min。接着升压至0.8倍试验电压老练1 min。若试验全程没有出现闪络或击穿，则说明老练试验合格。再使用串联谐振装置，在低电压的条件下调节频率，使频率逐渐接近至谐振点，接着按照试验程序进行升压试验。在耐压试验中没有出现闪络或击穿，并且设备在耐压试验前后，其绝缘电阻阻值没有出现明显变化，则说明耐压试验通过。

在现场做GIS设备的耐压试验时，可能会出现当串联谐振回路达到谐振状态时，变压器的输出电压已经达到设定值，但Q值较低导致施加到设备上的电压值没有升到要求值。对此，通常可以采取降低杂散电容以及试验电路中的损耗电阻的方法。试验时，应当尽量使引线长度短一些。同时，在试验时应当使一次引线以及断路器的导电部分具有良好的屏蔽，最大程度地降低电晕损耗，使损耗电阻最小，这样就能保证Q值能够满足试验要求。

3 结论

由于GIS的结构特点，其耐压试验尤其重要。该文叙述了调频式串联谐振装置的优越性能，对其原理做出了深入分析。串联谐振耐压装置在一次设备的交流耐压试验中取得广泛应用，检修专业应当深入了解其原理及试验方法，以提高作业的安全性。

参考文献

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