谐振在高压试验中的应用分析

王丹彤　李中坚　刘洵　王登族　李诗宇　王聪慧

摘 要：提到谐振可能很多人会感到比较陌生，但其实它是在电力系统的应用与研究过程中经常会遇到的一个问题，而且由于它本身所具有的一些独特属性，它更是被广泛的应用到高压试验中，并且取得了十分良好的效果。但是要是想要非常好的将谐振应用到高压试验中，就必须要对谐振的工作原理和基本概念掌握的非常熟练，这样才能在高压试验中充分应用谐振原理和无功补偿。然后通过具体的高压试验得到具体的实验结果，保证无功补偿量才能符合试验要求。本文主要从谐振的工作原理和基本概念入手，研究谐振在高压试验中的应用，并对以后谐振在高压试验中的应用提供理论依据和借鉴。

关键词：谐振；高压试验；应用分析

在电力系统中，进行高压试验时需要对场强状态进行模拟，将交流电压与运行状态比较，找到故障出现的位置。在对电气设备的绝缘强度进行检测时，通常会使用交流耐压的试验方式，这种方法能够有效的检测出设备绝缘强度，试验结果直接决定了电气设备是否能够顺利投入使用。近年来，电力系统面临的压力正在不断增加，想要提高电力系统在运行过程中的安全性，必须积极的应用交流耐压试验，发挥其重要作用。但是，大部分电气设备在进行耐压试验是必须提升容

量或体系，在现场进行试验的难度较大，因此，我们需要通过谐振法来完成交流耐压试验，以满足现场试验的要求[1]。

1 谐振原理

当电路中同时存在电容与电感时，就会出现一些特殊的状态，就形成了谐振电路。根据电感与电容的关系，我们可以将谐振分为并联和串联两种方式，以这两种连接方式为基础，还可以设计出许多不同形式的谐振电路。将这些谐振电路应用在高压试验中，其中的电感元件大部分使用的是充油电抗器，这种电抗器的电感值是不会发生变化的，并具有一定的电阻，但是，其自带的电阻相对较小，可以忽略不计。在进行现场实验时，由于受到交流作用的影响，测试对象大部分会显示为容性设备，组成负载电容，因此，谐振的产生原因是由于电源具有调幅或调频特点，以满足电流或电压试验的要求。

2 谐振在高压试验中的应用

（1）耐压试验中的应用。在目前的高压试验中，电路中的高压通常需要由串联谐振电路产生，再将这个产生的高压应用在耐压试验中。在变电站正常行时，其中的断路器、间隔设备、隔离开关等装置均具备容性装置的特点，在对这部分装置进行试验时可采用电压谐振。在高压耐压试验过程汇总，可以通过励磁变提供有功，再利用电抗器来实现无功补偿，以确保试验的顺利进行。这样做的原因如下：在谐振电路的运行过程中，不会出现无功消耗，因此，只有改变励磁

变压器的变比发生改变，才能够实现改变电路中输出电流与电压的目的，满足实验对电路的要求[2]。

（2）低压绕组耐压试验。以500千伏的变电站为例，这种变电站中使用的变压器为500千伏单相无励磁调压变压器，这种变压器的额定容量为120/167/250兆伏安。在进行实验时需要使用的设备主要有励磁变压器、变频谐振电源以及高压电抗器等。按照实验的具体要求，在进行这些设备的出厂试验时，试验电压需要设定为60千伏。在主变压器的试验报告中，必须包含电路中的低压绕组对高压绕组与中压绕组以及地电容量，同时也包含高压绕组与中压绕组对低压绕组以及地电容量。在进行低压绕组的耐压试验时，使用的单节的串联电抗器，这种电抗器的参数为L=400H，根据相关公式进行计算，可以得出电抗器的谐振频率是43.2赫兹，电流值是1.1安培。而在进行中性点耐压试验时，同样需要1节L=400H的串联电抗器，通过理论计算，可以得出谐振频率为57.9赫兹，电流为0.8安培。耐压试验的电源需要采用频率为50-110赫兹的变频电源，试验的时间需要1分钟，将线圈短接在端头上，并将非测试线圈接地。其试验结果为低压绕组谐振频率是44.1赫兹，而中性点的谐振频率是59.9赫兹。以上试验结果表明，试验频率小于计算得出的频率，造成这种现象的原因可能是因为用于测量的分压器电容与回路杂散参数不同。

（3）局部放电试验。在对变压器进行放电试验的过程中，用于试验的电路可以选择电流谐振电路。局部放电试验的作用是对绝缘特性进行无损探伤，通过这项试验，能够发现绝缘部分存在的薄弱环节，是常用的绝缘性试验，是一种检验绝缘性的有效方法。在通过计算得出变压器容量的过程中，需要将高压侧的对地电容换算为成低压侧的对地电容，其中包括低压侧对地电容。通过理论计算，得出的低压对地电容值是25纳法，低压侧对地的电容值是331纳法。在进行试验时，需要使用4个1串，共2串的并联补偿电抗器，支路的电感量是4.8H，进行理论计算后，可以得出电源的谐振频率是128赫兹；高压侧等效

容性无功消耗是2548千伏安。想要达到試验中无功补偿与无功消耗的平衡状态，必须保证无功补偿≧Qc，在进行理论计算后，可以得出电抗器的无功补偿为425千伏安。并联补偿电抗器额定功率是800千伏安，所有电抗器的最大无功是3200千伏安。电抗器A的补偿电流为22安培，符合实际状态。试验频率是140赫兹，与理论值存在12赫兹的差异，电感补偿是1840千伏安。电抗器补偿量是2486千伏安，补偿效率为74%左右。通过这种现象可以看出，回路的补偿量有所欠缺，电压与电流的角度为负数，更加符合谐振现象。加压到最高电压耗费的时间是45秒，在短时间的耐压过程后，电压迅速减小，电抗器可以正常运行。

3 高压试验的注意事项

（1）控制好电抗器两端电压。在进行高压试验时，连接方式为串联谐振，并且电压必须高于额定电压，一旦出现电感品质因数过大的现象，电抗器两端的电压必须保证在规定的范围内，在需要的情况下可以增加电抗器数量[3]。

（2）控制好电抗器电流。在电容与电感并联谐振时，电流较大，可以通过调整并联电感对电路中的无功补偿进行控制，但是，为了防止出现电抗器损坏的现象，必须保证电抗器中的电流值在额定值以下。

（3）对试验频率进行严格的控制。在进行谐振高压试验时，所应用的理论依据需要在进行理论计算后获得，而在局部放电试验中，回路可能不是完全谐振，所以，必须对试验频率进行严格的控制，以保证频率接近计算值。

4结语

综上所述，我们对谐振的工作原理和基本概念都？一个大致的了解，也认识到现在在高压试验中的巨大作用，所以在要学会在高压试验中科学合理的使用谐振原理，促进工作效率的提高，同时在实验过程中也要对各项数据进行严格控制，避免出现错误和危险。

参考文献：

[1] 吴丽娜.刘观起.谐振接地系统单相故障仿真与分析[J].电力科学与工程.2017（14）：45-73

[2] 赵金明.段肖华.变频串联谐振技术在高压电缆交接试验中的应用[J].电网与清洁能源.2016（34）：11-50

[3] 林志军.变频串联谐振实验装置在真空断路器耐压实验中的应用[J].科技创新导报.2017（23）：21-66