串联谐振试验原理及设备耐压试验中常见问题分析

李 晨，王 黎，曹晓华

（青岛供电公司，山东 青岛 266002）

1 试验原理

串联谐振试验原理如图1所示，变频电源VF提供频率和幅值都可调节的电压，由励磁变压器经过初步升压后，通过谐振电抗器L（试验时所使用的高压电抗器组，它可以由两个或者更多个高压电抗器组成）和回路的电容C（即上面的电容分压器CF和试品Cx）之间发生谐振，在试品上得到谐振电压。谐振电抗器L可以并联连接使用，也可以串联连接使用，以保证回路在适当的频率下发生谐振。通过改变变频电源的输出频率，使回路处于串联谐振状态；调节变频电源的输出电压幅值，使试品上的电压达到试验所要求的试验电压。其中，谐振频率

在这个谐振频率下试品上的电压可以达到励磁变压器输出电压与品质因数的乘积［1-2］。

图1 串联谐振试验原理图

2 试验方法及注意事项

若进行GIS耐压试验，需要保证电流互感器二次短路并可靠接地，并在完成主回路电阻试验，GIS气室压力正常，微水测量合格后进行试验，试验电压加到每相导体和外壳之间（三相分别在三个气筒内）或者每相对其他两相和外壳之间（三相在一个气筒内）。进行耐压试验时母线上不应接有高压线路、电压互感器或避雷器，且应按照以下试验顺序进行［3］：

1）通电试验，加运行电压。通电检查后若有避雷器或电压互感器接在母线上需要甩掉。

2）老练净化，目的是清除GIS内部可能存在的导电微粒或非导电微粒、电极表面毛刺等。老练净化可使可能存在的导电微粒移动到低电场区域和烧灼电极表面毛刺，使其不再对绝缘起到危害作用。

3）耐压试验。时间为1 min，考核绝缘强度。进行电缆耐压时，需要将电缆护套接地，所有非被试设备与被试电缆断开，保持足够安全距离。如果电缆一头在GIS内，则需要将断路器、隔离开关断开。另外，规程规定，电缆耐压试验为1 h，因为时间较短可能发现不了故障，若试验时间延长（1 h内），则发现故障的可能性大大增加。

3 试验异常情况处理以及原因分析

3.1 找不到谐振频率

谐振频率的寻求是试验过程中非常重要的一个环节，如果试验频率寻求不当，则试验电压有可能不能升到我们所需要的幅值。在现场试验中，有时会遇到找不到谐振频率的情况，根本原因是没有形成谐振回路，达不到谐振条件。

对110 kV变电站110 kV GIS进行耐压试验时，谐振频率无法寻求。经检查母线有一条出线母线侧的接地刀闸没有拉开，导致被试品接地，没有电容与电抗器构成谐振回路，将该接地刀闸拉开后试验顺利完成。

对用户站110 kV GIS进行耐压试验时，谐振频率无法寻求，经检查GIS内设备操作无问题。怀疑试验设备存在问题，对电抗器进行直流电阻测试，发现直流电阻无穷大，在长期的运输颠簸过程中电抗器内部断线导致开路。更换电抗器后试验完成。另外在别的单位还有发现励磁变压器绕组断线情况。

对用户站220 kV GIS进行耐压试验时发生放电现象。发生放电前谐振频率可以寻求，发生放电后找不到谐振频率。怀疑试品内部绝缘出现问题，对其进行绝缘电阻测试发现结果不合格，解体后发现GIS内盆式绝缘子有放电通道，对外壳形成通路，被试品接地致使不能构成谐振回路。

对110 kV电缆进行耐压试验时，发现谐振频率寻求不到。后在电缆沟内检查发现，电缆护套并未可靠接地。导致被试品电容一端并未可靠接地，不能与励磁变压器，试验电抗器构成回路（励磁变压器输出单端接地），将护套接地后试验顺利完成。

3.2 试验电压不能升到所需要数值

在谐振频率可以寻求的情况下，试验电压依然不能升到规程规定的幅值。由于电缆一般敷设于郊外，周围很可能没有电源，需要发电机对变频谐振设备供电。电缆的电容量一般较大，试验电流也较大，因此对发电机容量要求较高。对110 kV电缆进行耐压试验时，发现谐振频率可以寻求，但是试验电压始终达不到所要求的幅值。对电缆进行绝缘电阻测试，结果良好。后经排查发现当试验电压升高到一定程度后，发电机输出电压急剧下降，仅300 V左右，变频电源的输入电压幅值不能维持稳定（需要输入三相380 V工频交流电），导致输出电压，即加在试品上的电压幅值不能满足规程要求。后换用一台容量大的发电机作为试验电源，试验顺利完成。

在对220 kV变电站110 kV GIS耐压试验过程中，发现在找到谐振频率的情况下，试验电压始终不能加到规程规定的幅值（规程规定最高电压为184 kV，而实际只能加压至140 kV左右）。后经排查发现励磁变压器的输出绕组接线不适用于此项试验。励磁变压器的高压有多个绕组，当试品电压等级较低或者试验电流较大时，可采用并联连接法；当试品电压较高时，可采用串联接法以提升输出电压。改变励磁变压器输出绕组的接线方式，将几个绕组串联，输出的试验电压达到了规程规定的数值。

3.3 放电情况分析

GIS试验过程中，可能会由于制造工艺、绝缘内部缺陷等原因引起放电。若放电是由于GIS内的毛刺或金属微粒引起的，发生发电时可能会将其烧掉，若放电后再进行试验通过，则被试品可视为合格。但如果几次试验都发生发电情况（一般不能超过3次，因为放电时会对试验设备造成损害），则说明GIS内部存在较严重绝缘缺陷，需要解体进行检查。

电缆进行耐压试验时放电的几率相对较小，有时可能是其他原因引起的放电。例如在对送变电委托的某电缆进行交接试验时，发生放电现象试验没有通过。这种情况下可以对电缆进行充放电定位，但这样会对电缆头造成损害。通过与送变电、厂家的积极沟通，详细了解其施工情况，较快地断定电缆GIS侧C相气室逆止阀有故障，堵塞不通，无SF6气体导致放电；A相找出故障点在GIS内靠近3刀闸处的一个盆式绝缘子处，将GIS解体后发现盆式绝缘子表面有贯穿式放电通道，需要更换新的盆式绝缘子。确定问题后经过相应处理电缆试验通过。

4 结语

对近几年青岛供电公司应用串谐设备进行试验中发现的问题进行分析总结，有利于对试验的原理、试验条件等方面有更深入的了解，在发现问题时能够更快速、准确找到问题并解决问题。