高压试验中串联谐振试验装置的原理分析与应用思考

田平++雷长沂++周铭标

摘 要：电力系统使用高压设备之前，都需要进行一定的高压试验，以此来检验设备是否具备一定的可靠性和安全性，因此，如果高压设备出现故障会很大程度上影响国民经济的发展，造成重大经济损失，所以，本文主要分析了高压试验中串联谐振试验装置的基本原理、特点、应用以及相关注意问题。

关键词：高压试验；串联谐振；试验装置；原理

最有效、最直接、最严格的电力系统交接预防实验中检验绝缘强度的方式就是高压试验，是完善电力系统高压输电线路建设中研制高压设备、研究高压试验以及考核高压设备的主要手段和前提。电力系统最基本的任务实际上就是需要保障系统设备可以可靠安全的运行，确保设备具有高强度的绝缘性，从而阻止出现设备故障或者事故，以便于有效降低系统正常运行带来的影响以及经济损失，因此，在长期使用电气设备的时候，需要保证设备具有高度可靠性和安全性，高压试验最常用的两种耐压设备就是交流试验变压器和串联谐振装置，在进行高压耐压试验的过程中，交流试验变压器会需要很大容量，此外，设备相对比较笨重，不能充分满足实际需求。串联谐振装置具有电压小、容量小的特点，比较适合使用在高压试验中。

一、联谐振装置的基本原理

在相应特定条件下，电路中具有一定线性储能元件，但是不具备相应独立点，并且可以在网络二端口形成电阻性，也就是形成同相位电流电压的现象，上述现象被称作电路谐振现象，实际上，电路的谐振现象主要就是说稳态正弦电路中出现特殊现象，以此联谐振设备主要就是依据谐振电抗器的容性和电感来达到促使设备具备串联谐振的目的，利用以上形式可以在高压试验中得到需要的电压。如果线路出现串联谐振，Xl-Xe、Ue-U/RXl-U/RXe，其中，Xe是回路弯抗、Xl回路感抗、Ue是试品承受电压、U是励磁电压。建设回路品质因数是Q，那么可表示为Qu-Qe。可以发现，被测设备上得到Q倍励磁电压的测量电压，如果同时也具备Q倍的试验电源容量被测容量，以此就达到利用小容量变压器来交流耐压试验大容量设备的目的，在进行实验的时候，可以发现具备两中调谐方式，包括调频式调谐和调感式调谐。利用电抗器可调节铁芯气隙来有效改变电感量，保证具有工频谐振情况的电路回路，但是也会存在一定问题，例如，设备沉重，噪音大、难以搬运、结构复杂等，如果使用调感式调谐，利用固定电感来有效调节频率，保证达到谐振状态，这种方式存在品质高、重量轻、体积小、以及使用方便等特点[1]。

二、高压试验中串联谐振试验装置应用

（一）应用在发电机交流耐高压试验

发电机定子绕组具有一定程度的对地电容量的时候，如果400Mw发电机定子绕组具有1.7～2.5μF的对地电容量，此时进行耐高压实验的时候，具备25～35A的电容电流，会具备数千kVA的设备容量，但如果使用一般的实验设备，设备具备难以搬运、设备笨重、不方便使用等特点，如果实验时候使用的大容量常规设备，在击穿发电机定子绕组绝缘的时候，会出现电流增大、故障点短路、烧毁设备铁芯的问题，以此会带来很大的经济损失，为了可以完全符合实际电压频率需求，目前基本上在进行高压试验中串联谐振试验的过程中使用还是传统的调感设备，利用改变铁芯气隙来改变工频的目的。

（二）应用在电缆试验中

现阶段，大部分城镇电力输电网络中，大量使用的都是电缆，并且会时常发生不可避免的设备故障，为了可以保障电力系统正常安全运行，保证人们具有稳定的生活用电，国家电网公司逐渐出台有关交接电缆的新规定，并且利用交流耐高压实验方式来代替传统的直流耐高压实验方式，可以在一定程度上降低积累效应造成的损害，依据电阻率分布直流电场强度，会受到温度、湿度影响电阻率、耐高压串联谐振干扰的时候，需要充分考虑出现影响的相关因素。在具有高强度的直流耐高压实验中，不能很好的检测由于自身因素出现的问题，主要就是因为直流电压十分容易引起内部聚集空间电荷的现象，叠加上述现象以后，会大幅度增加局部电场能量，并且形成了绝缘弱点，在进行实验的时候，很有可能击穿绝缘，导致事故发生，所以，应用高压试验中串联谐振试验装置，需要广泛利用变频谐振设备[2]。

（三）GIS交流耐压试验的应用

GIS气体绝缘开关设备主要就是有机组合隔离开关、避雷器、电压互感器、断路器电流互感器，然后通过SE6气体绝缘设备。GIS气体绝缘开关主要通过2～18个间隔构成，并且每一段间隔都存在一个电容器，在实施耐高压实验的时候，类似于对电容实施耐压试验。某变电站具有GIS是220kV属于双母线单母联接线，包括4个220kV出线间隔、2个PT间隔、1个母联间隔、1个主变进线间隔，PT间隔主要由母线电压互感器、母线避雷器构成，母线避雷器兡用来实施交流耐压试验，所以，在实施耐压试验之前，不需要安装一定的避雷针，需要完成耐压试验以后在进行安装。母线电压互感器的交流耐压试验依据相关规定需要不小于100Hz，如果对所有设备都实施耐压试验，需要很大容量，并且不低于100Hz试验频率，会限制试压设备和条件，早期设备都没有进行正规严格的实验，因此，具有非常高的发生事故概率，所以，在安装设备的时候，需要进行一定实验，保证可以可靠、安全、稳定的运行绝缘设备。

三、高压试验中使用串联谐振装置注意事项

谐振电源设备都需要进行一定的高压试验，因此，需要专业操作人员进行高压实验，并且在正式实施高压实验以前，需要充分了解和掌握相关使用说明书，反复多次以后才可以实施实验，一般情况下，不应该少于两人进行实验操作，在进行高压实验的时候，需要严格遵守相关安全作业规范，此外，也应该遵守国家相关规范标准实施操作，以便于保证高压实验的整体正确性和安全性，在高压试验过程中使用串联谐振试验装置，不能接错连接线，特别是不可以接错接地线，否则很有可能损坏设备。在利用串联谐振试验装置进行高压试验的时候，一般输出的都是高电压，甚至是超高压，必须可靠接地，需要时刻注意具备一定安全距离。串联谐振试验装置主要使用的就是被测试设备和谐振电抗器形成高压。进行现场测试的过程中，如果安装设备的过程中不能够依据实际标准来形成高压的时候，需要及时分析相关原因，并且查看是否接通回路[3]。

四、结束语

总而言之，串联谐振装置因为具有重量轻、容量下、体积小等特点，可以充分满足高压试验的实际需求，并且广泛应用在GIS设备、电缆试验中，高压试验串联谐振试验装置可以在一定程度上改变以往设备存在的不足的问题，还可以降低工作量，从未有效提高工作效率，保证系统安全。

参考文献：

[1] 范磊，徐振磊.串联谐振装置在电力高压试验中的运用研究[J].低碳世界，2015（3）：47-47，48.

[2] 商文剑.电缆高压试验中变频串联谐振技术的应用解析[J].企业技术开发（下半月），2015（4）：42-43.

[3] 陈天亮.对当前电缆高压试验中变频串联谐振技术应用的探讨[J].城市建设，2012（33）：221.