浅谈变频串联谐振在电力工程中的应用

王云电

摘 要：变频串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容实现电容谐振，在被试品上获得高电压、大电流，是当前高电压试验的一种新的方法与潮流，在国内外已经得到广泛的应用。本文着重介绍变频串联谐振在工程应用中的要点并例举某变电站工程110kV GIS设备交流耐压试验应用情况。

关键词：变频；串联谐振；电力工程；应用

中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）21-0114-01

1 引言

按照国【电气装置安装工程电气设备交接试验标准】的规定，要求對GIS系统、SF6开关、电流互感器、电缆、套管等容性设备交流耐压试验，现在大都采用调频式（30-300Hz）串联谐振试验设备进行该项试验。串联谐振试验设备，可以得到更高的品质数（Q值），并具有自动调谐、多重保护，以及低噪音、灵活的组合方式（单件重量大为下降）等优点，既可满足高电压、小电流的设备试验条件要求，又可满足低电压、大电流的设备试验条件要求，适用范围较宽。

2 变频串联谐振福州某220kV变电站GIS交流耐压试验中的应用

2.1 概况

本工程为新建工程，110kV部分采用GIS设备。110kV GIS主接线形式为双母线，共9个间隔，其中断路器间隔7个，母线设备间隔2个。GIS型号110kV型号为ZF6-126CB，属于气体绝缘金属封闭开关设备。

2.2 试验目的

通过交流耐压试验，考察GIS现场安装后的绝缘水平，发现和排除可能出现的以下问题：（1）运输过程中的机械振动可能导致的GIS元件或组装件内紧固件松动或相对位移。（2）安装过程中，在连结、密封等工艺处理方面的可能失误，导致电极表面刮伤或安装错位引起电极表面缺陷。（3）空气中悬浮的尘埃、导电微粒杂质和毛刺等在安装现场难以彻底清理。（4）可能出现的将工具、螺栓、垫片等遗留在GIS内的情况。

2.3 试验方法

（1）导体对外壳耐压：试验电压由施加电压的GIS间隔出线侧套管处分相施加到导体，同时其他两相接地（视负载容量也可三相并联对地）；（2）断路器断口耐压：断口两侧三相各自短接，试验电压施加在一侧，另一侧接地；（3）试验电压根据现场条件选定的GIS间隔出线侧套管处分相分别施加到导体，通过对GIS设备的操作，整个试验过程保证使GIS每个部件都至少施加一次试验电压。

2.4 试验过程及出现的问题

2.4.1 被试设备电容的测量及试验电流，试验容量的估算

按照126kV GIS主接线图：调整一次设备状态。用介损仪在1#主变110kV侧测得该状态下各相分别对地的电容量为：B、C相接地状态下的A相的电容量16.98nF，A、C相接地状态下的B相的电容量16.48nF，A、B相接地状态下的C相的电容量16.63nF，根据f=，在电容量一定，电感量一定的情况下，计算出试验的频率。

试验注意要点：如果，计算出的频率大于试验时的实际频率很多，这时要注意被试品的的电容量是否起了变化。频率和电容量成反比的。频率越高，那么电容量就越低。相反亦然。

2.4.2 交流耐压试验加压程序

第一阶段：即“老练净化”，目的是清除GIS内部可能存在的导电微粒、微量杂质和导体表面毛刺。

第二阶段：在“老练净化”结束后，GIS试验电压升至现场交接试验电压停留1分钟，然后退回零位。

2.4.3 加压过程出现的问题及排查

在对设备的A相进行试验工程中，被试品放电，试验设备因故障显示停止。现场采用了排除法，对设备的断开点进行了调整，查出故障的方位，把被试品故障的位置解体，发现A相的母线有明显的击穿痕迹，作业人员现场分析原因为A相母线上，有粗糙的毛刺，引起了击穿放电。如图1所示。

2.5 问题处理及试验记录

在交流耐压试验过程中，B、C相试品未发生闪络、放电和试验前后绝缘电阻无明显变化现象。针对A相母线导体，现场进行处理后重新试验，在交流耐压试验过程中，A相试品未再发生闪络，放电和试验前后绝缘电阻也无明显变化现象，证明本次交流耐压试验通过。

（1）110kV导体对外壳，试验数据如表1所示。

（2）110kV断路器断口耐压试验。

1#主变110kV侧断路器断口耐压试验，试验数据如表2所示。

3 结语

变频串联谐振工作在谐振状态，当被试品的绝缘点被击穿时，电流立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的数十分之一。发生闪络击穿时，因失去谐振条件，除短路电流立即下降外，高电压也立即消失，电弧即可熄灭。其恢复电压的再建立过程很长，很容易在再次达到闪络电压断开电源，所以适用于高电压、大容量的电力设备的绝缘耐压试验，如：GIS变电所、高压交联电力电缆、发电机、大型变压器、隔离开关、互感器等。

参考文献

[1]南京苏特有限公司《ST3958-1875/375调频式串联谐振耐压试验装置》说明书.

[2]陈绍扬.浅析变频串联谐振耐压试验的应用[J].广东电力，2004（5）：40-43.

[3]全朝春，关根志，袁用武，赵正红.变频串联谐振在GIS绝缘试验中的应用[J].高压电器，2006（3）：199-200.endprint