探究串联谐振装置在电力高压试验中的运用研究

杨锦松

国网福建闽清县供电公司

探究串联谐振装置在电力高压试验中的运用研究

杨锦松

国网福建闽清县供电公司

本文作者以串联谐振装置的试验原理为研究基础，分析了串联谐振装置的优势，并参照国家电工委员会所规定的标准，简要分析了串联谐振装置在电力高压试验中的应用与意义。

串联谐振装置；电力高压试验；运用；研究

在我国的电网公司和变电站中，最有效的、也最直接的电气设备绝缘状态试验系统就是电力高压试验。电力高压试验和电气设备运行状态的安全性直接相关。众所周知，串联谐振试验装置是今年才兴起的一种新型的高压试验手段，它在处理高电量、高电压的电容性试验时具有很大的优势，并且还可以有效应对电源容量不足的问题。除此之外，串联谐振试验装置的占地面积很小，重量较轻，十分符合当前不同型号的变压器、电力设备和一些大型的发电机组的需求［1］。

一、串联谐振试验装置的概述

（一）串联谐振试验装置的基本组成

串联谐振装置包含励磁变压装置、变频控制装置、电容分压装置以及电抗装置四个部分。

（二）串联谐振试验装置的基本原理

在串联谐振试验装置当中，电抗设备和整体设备发生串联谐振，进而为参与试验的设备提供高电压，串联谐振试验装置的基本运行原理如上图所示。

假如参与试验的设备已经在回路中发生了相应的串联谐振现象，于是就有了：

其中，XL代表设备回路中的感抗；XC代表回路抗弯；U代表励磁电压；UC代表参与试验的设备所接受的实际电压。

在探究串联谐振回路的时候，Q表示回路的品质因数，并且有UC= QU。这就是说，参与试验的设备所接受的实际电压UC应该是励磁电压U成正比，即实际电压UC应该是励磁电压U的Q倍甚至更多。这样就能够在低点容量、低电压的条件下完成相应的交流耐压试验，从而实现变压器大容量间的交流耐压试验［2］。

串联谐振试验装置的设计十分的独特，串联谐振试验装置采用了电源频率调节的方法为参与试验的设备提供相应的交流试验电压。总而言之，串联谐振试验装置是当前电力高压试验的最好选择。

（三）串联谐振试验装置的优势特点

第一，串联谐振试验装置比以往的大功率的调压装置而言，有着重量更轻、体积更小的优势，因此串联谐振试验装置的适应性也很高，对地域的要求很低，可以在多种不同的环境中完成对电力高压的试验。在串联谐振试验装置的电力体系当中，只需要相应的串联谐振电源提供很少的电量，并且串联谐振试验装置的耗能很低，大约是那些普通试验装置耗能的十分之一。

第二，串联谐振试验装置属于典型的谐振型电流滤波电路，串联谐振试验装置可以在很短的时间里改变、校对输出电压的形状，减少设备输出电压波形发生畸变的可能性，提高试验过程正弦波的质量。这样一来，参与试验的设备就不会因为谐振电波位于尖峰处而产生击穿了。

第三，串联谐振装置有着可以迅速找到被检测设备绝缘弱点的特点，在试验刚开始的时候就可以避免因为电流短路而引起的设备烧毁这一情况的发生。从而对整个设备的绝缘弱点进行保护，降低电路短路以及烧毁设备的可能性。

二、串联谐振装置在电力高压试验中的运用研究

（一）串联谐振试验装置在电缆高压试验中的应用

在我国城市、乡镇以及农村建设的过程中经常会用到大量的电网电缆，也正因为电力电网使用数量十分庞大，所以发生故障时引起的连锁发应也十分严重。交流耐压试验过程中所使用就是串联谐振试验装置，串联谐振试验装置的频率范围大约是30赫兹到300赫兹，在实际的试验操作中有三条试验准则。

第一，在进行试验的时候，需要注意的是试验中所有和直流电场强度相关的物理量都要按照相应的电阻率的分布来实施，确保电阻率会受到温度的影响，并且会随着温度的上升而不断增大。在进行交流耐压试验的时候，还要避免因为终端头的外部闪络而引发的行波绝缘坏损这一问题的发生。

第二，在进行试验的时候，首先要在高压的状态下迅速诊断出相间存在的绝缘弱点。

第三，因为直流电压极易在电力电缆的内部形成较为集中的空间电荷，所以直流电压很容易使电力电缆内部的附件产生绝缘闪络，因此需要降低设备中电场强度突然变大的可能性，降低设备绝缘弱点暴露的几率，避免绝缘击穿的发生。

在进行电力电缆现场的交流耐压试验的时候，要注意选择适宜的变频谐振试验设备，从而降低交流电缆中的电容量，促使交流电压和工频电压形成一定的等效关系，除此之外，还要使用频率修正对耐压时间进行相应的修正。

（二）串联谐振试验装置在气体绝缘开关设备中的应用

众所周知，工厂内部在组装完设备之后，就要对仪器设备进行相应的、单元式的调整工作。在设备的运输过程中所有程度的碰撞以及震动都有可能造成气体绝缘开关设备组件的松动或者是移动。考虑到气体绝缘开关设备的安全程度这一问题，因而要对其进行相应的现场的压力测试试验［3］。

对气体绝缘开关设备进行现场压力测试试验的时候可以使用三种方式，分别为：振荡操作冲击电压试验方法、交流电压试验方法和振荡雷电冲击电压试验方法。然而因为在一定的频率范围内，气体绝缘试验中的电压频率和工频电压试验频率差别不大，基本可以视为相等，因此，到目前为止，世界范围内所使用的最多的现场压力测试试验方式，还是以串联谐振装置为基础的气体绝缘开关设备的现场压力测试试验方式。

三、结语

综上所述，一方面，串联谐振试验装置不但有着体积小的优点，并且它的适应性也很高，对地域的要求很低，可以在多种不同的环境中完成对电力高压的试验。另一方面，串联谐振试验装置的组合方式十分灵活，而且对所试验的物体的伤害也很小，这是传统的直流耐压试验所不能比的。由此看来，在电力电网发展的新时代，以串联谐振试验装置为基础的电力设备的交流耐压试验工作将会占据愈加重要的地位。

［1］ 2014年《机电信息》总目次［J］.机电信息，2014，36：1-20.