变电站电气设备串联谐振耐压现场试验探讨

徐嘉庚 帕茹克 王杰茗

摘要：电气设备耐压试验通常被列为电气试验的关键工序，通过试验能及时发现电气设备由于制造、运输、安装等过程中因各种因素造成绝缘性能劣化潜在性故障。根据《福建省电力有限公司电力设备交接及预防性试验规程（试行Q/FJG10029.2-2004）》要求，变电站六氟化硫封閉式组合电气、电流互感器、电力电缆等在交接试验中均应进行交流耐压试验。基于此，本文主要对变电站电气设备串联谐振耐压现场试验进行分析探讨。

关键词：变电站;电气设备;串联谐振;耐压现场试验

1、试验特点

（1）传统工频条件下交流耐压试验需要设备多且繁重，不方便使用和运输;串联谐振耐压需要设备少且轻便，便于在变电站内移动，从经济上讲投入少，便于推广。

（2）传统工频耐压需要大容量的电流，需要专门配备工作电源;谐振耐压试验系统的电流为纯阻性，试验电源无须向串联谐振试验系统额外提供无功功率，电源利用率高，变电站一般性检修电源就能满足要求。

（3）试品两端的电压为输入电压的Q倍。由于一般试验回路的Q值远大于1，因此串联谐振电路具有明显的电压放大作用。

2、试验原理

LRC串联电路如图1所示.若交流电源US的电压为U，角频率为ω，各元件的阻抗分别为

则串联电路的总阻抗为

串联电路的电流为

式中电流有效值为

电流与电压间的位相差为

它们都是频率的函数，随频率的变化关系如图2所示.

在发生串联谐振时，存在下列关系：

因此，谐振角频率ω0和谐振频率f0可分别由下式求得：

工程上常用特性阻抗与电阻的比值来表征谐振电路的性能，并称此比值为串联电路的品质因数，用Q

表示，即：

当发生串联谐振时，被试品电压可描述为：

由式（5）-（7）可知，对串联谐振试验系统来说，在谐振时：

（1）试验电流达到最大值，呈纯阻性，由试验电压和回路电阻唯一确定;

（2）试验电源的输出功率为外部回路所消耗的纯有功功率;

（3）试品两端的电压为输入电压的Q倍。由于一般试验回路的Q值远大于1，因此串联谐振电路具有明显的电压放大作用;

（4）试品所消耗的视在功率为输入功率的Q倍。也就是说，当试品所需的试验功率一定时，试验电源的容量仅为试品所消耗功率的1Q。

3、试验流程及操作要点

试验工艺流程包括：制订试验方案→设备选取及运输→试验前准备→试验接线→试验结果分析。各步骤操作要点如下：

3.1制订试验方案要点

串联谐振试验是一项复杂的试验，在试验之前要制定好严格的试验方案。制订方案要注意以下几点：

1）组织人员，明确不同人员的职责，现场试验负责人、实际操作负责人、操作监护人及现场安全负责人等要各负其责。

2）事先通知好设备厂家、现场安装人员、监理及业主代表等人员在试验当天赶到现场监督和确认试验过程及结果。

3）测试被试品电容量，计算出试验装置主机、励磁变及电抗器所需要满足的容量，根据不同试验对象要求选取设备。

4）根据设备多少选定运输所需货车及现场吊装所需吊车。

5）根据试验规程和产品出厂报告要求制定详细试验方案并在试验中安步骤执行。

3.2试验准备阶段工作要点

1）常规试验应先完成并确认合格。进行交流耐压试验前，必須预先进行各项非破坏性试验，如测量绝缘电阻、CT角比差、介质损耗因数tg?及SF6气体微水含量等，对各项试验结果进行综合分析，以决定该设备是否受潮或含有缺陷。

2）对人员安全进行安全因素分析与评估。电站的施工作业经常处于交叉状态，经常是安装、土建及调试等同时进行。由于现场人员的复杂，在试验设备和高压引线周围，均应装设安全网并派专人看守，以防外人不慎入内。试验前应预先评估试验过程中可能产生的感应电的影响，因试验电压很高，很可能周围线路或设备会产生一定的感应电压，而线路的另一端很可能有人在做安装或调试;应禁止周围一切工作人员工作或相关有人工作的线路正确可靠接地。

3）有二次绕组的被试品进行耐压试验时，电流互感器二次绕组应短接接地，电压互感器二次绕组应开路。

3.3试验阶段工作要点

1）试验接线。串联谐振耐压设备其原理接线如图3所示。

2）要对试验过程各加压阶段电压电流估算。设备完成组装后，先用介损仪测量整个测量回路电容量，然后通过计算算出正常试验时的频率，老练过程及耐压过程不同阶段的一次电流、原边电流。有这些原始数据作为参考，在实际试验过程中应将每个试验阶段随即测量的数据与之对照，如果有差别要查找原因，这样就能避免试验过程中人为错误设置试验仪器参数及试验仪器故障等方面引起的安全事故。

3）根据试验对象、试验内容的不同，试验前应正确设置试验设备过流、过压整定值。

4）正式试验前，试验设备先自行空升电压一次，确认设备工作正常，性能稳定，仪器仪表指示正确，指标参数能满足要求，保护功能正常。

5）操作时必须有监护人监视并呼唱。加压过程中，工作人员应精神集中，监护人传达口令应清楚准确，防止异常情况的发生。当出现异常情况时，应立即停止试验，断开电源，并经放电、并将升压设备的高压部分短路接地后方可检查，查明原因后，方可继续试验。

6）试验结束时，则应由试验负责人记录数据或打印数据完成后断开电源，才能允许工作人员进入安全网内工作。

7）试验结束后，应拆除自装的接地短路线，恢复被试设备试验前的接线。

8）应重视试验结果分析，记录清楚试验时的天气温度、湿度、设备类型及厂家等，结合每一次试验现场的具体情况，分析试验现象和数据，综合多种因素及时对被试品状态、试验结果做出正确、有效的判定。

4、质量标准及过程控制

（1）执行《福建省电力有限公司电力设备交接及预防性试验规程（试行）》（Q/FJG10029.2-2004）。

（2）和设备生产厂家出厂前试验数据说明书中的试验数据相比较。

（3）如果试品的每一部件均按完整试验程序耐受规定试验电压而无击穿放电，则通过交流耐压试验。

（4）在试验过程中如发生击穿放电，则进行重复试验。如重复试验电压达到规定值和规定时间时，则认为耐压试验通过。

（5）如果重复试验再次失败，则需进行设备解体，仔细检查绝缘情况，处理并恢复后，再一次进行交流耐压试验。

5、结论

由于谐振耐压试验工作环境多样性，要求试验人员能够不断提高试验技术水平，加强总结，严格遵守各种规章规程，克服各种主观、客观因素带来的影响，一定能够确保人身、仪器及电气设备的安全。第二电力建设公司电力试验所自开展串联谐振耐压试验以来先后多次发现设备在生产及现场安装中存在的安全隐患，实践证明，开展交流串联谐振耐压试验能够产生巨大的安全效益和质量效益。

参考文献：

[1]  李建明，朱康.高压电气设备试验方法[M].北京：中国电力出版社，2001.

[2]  钟敬显，王贵玲.浅析电气设备交流耐压试验[J]，农村电工，2006（7）.

（作者单位：国网新疆电力有限公司检修公司）