交流耐压试验并联电抗器补偿法试探析

2019-11-07马召朋崔影徐从彬

安徽建筑 2019年10期

马召朋，崔影，徐从彬

（中国能源建设集团安徽电力建设第二工程有限公司，安徽合肥 230000）

0 前言

交流耐压试验是考验被试品绝缘承受各种过电压最严格、最有效的方法，交流耐压的试验波形与运行电压一致。在电厂、变电站等电力系统，很多电气设备的电容量较大，规范中要求的交流耐压值又较高，直接使用升压变，容量不够。如采用较大容量的升压试验变，试验变的体积、重量都要增加很多，另外还要配置相应容量体积较大的感应调压器，现场往往难以办到，试验波形也会发生畸变。尤其像发电机这样电容量较大，对试验电压的波形及频率要求较高的重要电气设备，例如大部分600MW发电机的出口电压为20kV，电容量大概在0.3～0.4uF，根据规范发电机交流耐压值为32kV，则要求试验容量为128kVA左右。

在现场发电机交流耐压试验中经常采用成套的串谐装置，由于变频电源的电压波形不是太理想，电抗器匹配不容易满足频率要求，可调电抗器体积又太大，因此使用成套的串谐装置也有诸多不便。

在现场中常用的试验变，高压侧电压多为50kV，容量为25kVA。电压等级够了，但容量不够。因而想在此探讨一下使用现场中常用的试验变压器，再根据发电机的电容量采用电抗器并联补偿的方法，对发电机进行交流耐压试验。

1 试验原理简介

采用电抗器并联补偿就是利用电抗器的电感电流补偿被试设备的电容电流，其等值电路及向量图如下：

电路的复导纳为：

当上式的虚部为零时，即ωL/｛R2+(ωL)2｝-ωC=0，电路发生谐振。从向量图中可以看出，当电路发生谐振时支路电流IL、IC要比总电流I大得多。

在实际应用时，不需要电路工作在谐振点，只要并联补偿的电感电流能将电容电流补偿到所用升压变允许的范围即可。但可以利用电路谐振时，求得所需补偿的电抗的大小。方法有很多，以下列出两种近似的计算方法。

方法一：令ωL/｛R2+(ωL)2｝-ωC=0来近似求得电感值。式中C值为被试设备的电容值，是已知的量；R值可以用ωL/tanδ（δ为补偿电抗器的阻抗角，可以通过测量准备选用的电抗器的直阻和感抗计算出来）来代替，这样通过上式就可以近似计算出所需电抗器的大小。

方法二：若所选电抗器的ωL＞＞R时，可以利用公式ω2≈1/LC来近似求得所需电抗的大小。

在求得近似电抗值后，可带入下面的式子进行检验。

I=U×Y=U×R/｛R2+(ωL)2｝-j【ωL/｛R2+(ωL)2｝-ωC】

若检验计算得电流I还是不小于升压变的高压侧额定电流Ie（一般都能满足），可以用下式来计算：

U×R/｛R2+(ωL)2｝-j【ωL/｛R2+(ωL)2｝-ωC】＜Ie

计算量可能要大一些，但可以得到一个满足要求的电抗值。

通过电感电流IL补偿得到的总电流I与升压变的高压侧电流相比较，尽可能的留一点余度，因为有些“现场”因素可能未能计算进去，如升压变本身的漏抗、设备本身的电导等。

2 实际应用

在华能巢湖2×600MW发电厂#2机组发电机交接试验中，由于发电机发电机对地电容较大，直接加压，现有试验变的容量不够，经讨论决定利用现有的试验变及电抗器进行发电机交流耐压，最终采用了并联电抗器补偿的试验方法。

发电机铭牌：

型式 QFSN-600-2YHG定子电压 20 kV 定子电流 19245 A额定功率 600 MW 转子电压421.8 V转子电流 4128 A编号 3-60599 接线方式 YY 转速 3000（rad/s）出厂日期 2008.2 生产厂家哈尔滨电机厂有限责任公司发电机定子电容电流 0.314uF（该数值由发电机出厂试验报告提供）

补偿电抗值及电流计算：

因试验班现有电抗器单只电抗值为：100H，电阻值为16Ω。考虑到ωL＞＞R，利用公式ω2≈1/LC来近似求得所需电抗的大小，将ω=314，C=0.314uF带入，得：L≈32.3H。

用三只100H的电抗器并联，组成的电抗值为33.3H，电阻值为5.33Ω。将电抗值、电阻值带入公式Y=R/｛R2+(ωL)2｝-j【ωL/｛R2+(ωL)2｝-ωC】，得：Y=0.305×10-6+j2.959×10-6|Y|=2.975×10-6。

根据交接试验规程，额定电压为20KV的发电机，交流耐压值为：32KV。将 |Y|=2.975×10-6、U=32KV 带入公式 I=U×|Y|，得：I=0.095A。

根据以上计算结果，主要试验设备选择如下：

电抗器：100H 1.5A 三只并联

升压变：15KVA 50000/200V

调压器：15KVA 75A

试验接线图：