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串聯諧振在高壓電氣設備試驗中的應用
發布日期：2019-05-17 點擊：1998次
高壓電氣試驗主要是針對電力系統中絕緣系統設備的安全進行檢驗，同時，在日常運行過程中也要定期對電氣設備進行試驗。交流耐壓試驗是高壓電氣試驗中較為常見的試驗方法，但這種試驗對電源和設備的要求較高，串聯諧振設備在其中的應用則大大降低了交流耐壓試驗的難度，使試驗能夠順利進行，所以，有必要對串聯諧振在高壓試驗中的應用進行分析、研究。
一、串聯諧振概述
在高壓試驗中，串聯諧振的應用是利用R-L-C串聯電路產生諧振，使電流和電源電壓相位相同，產生無功電壓相同、相位相反的效果，這樣整個電路就會呈現阻性。其中，諧振電流的大小取決于電阻的大小，而其諧振頻率則是由電路參數L和C來調節，通過調節這兩個參數來實現串聯諧振。由此可以看出，要想在高壓試驗中應用串聯諧振技術，首先應該具備的諧振設備包括兩個部分，即電抗器和電容器。其中，電抗器產生電感（L），而電容器產生電容（C），通過調節L和C的數值使得外加電源信號頻率與電路的固定頻率一致，這時，電路就會產生諧振。出現諧振時，電容和電感上所獲得的電壓值是最大的，這樣就可以利用最大電壓值對電力設備的試驗品進行試驗，以達到試驗的目的。具體來說，整個串聯諧振設備主要包括變頻調壓電源、勵磁變壓器、高壓電抗器和高壓分壓器等。其中，變頻調壓電源主要是在試驗中提供可調節頻率和幅值的電壓，具有過壓保護、放電保護和過流保護等多種保護功能。勵磁變壓器則能夠將變頻電源中的輸出電壓升高到試驗要求的電壓，以使變頻電壓符合諧振要求。高壓分壓器是用來測量試驗電壓、保護信號的；而高壓電抗器則是諧振回路中不可缺少的部件，是產生諧振的重要工具。當系統頻率和電源頻率一致時，就會發生串聯諧振。
二、串聯諧振在高壓電氣設備試驗中的應用
從上述分析中可以看出，在串聯電路中，產生諧振的方法主要是通過調整電容C和電感L的大小來實現的，所以，在具體應用串聯諧振設備的過程中，在實施試驗前，應對設備參數進行調整。調壓器的額定電壓為220V，額定容量為5kVA，升壓變壓器的額定電壓為200V或8000V。其中，調諧電感L參數，單支電感的電壓為50kV，電流為0.58A，3支串聯電感的電壓為150kV，電流為0.58A，諧振電容為10999pF；調諧電容C參數值如下，單支電容的電壓為50kV，電容上有1000pF、3000pF、6000pF和10000pF四種規格。由此可知，不同值數的電容量不同。
在具體試驗過程中，將試驗設備和諧振設備安置在相應的套管位置后對設備進行調試，并在試驗場地周圍裝設圍欄。在試驗開始前，先對絕緣電阻進行測試，并準備三相四線的試驗電源，盡量保持電流和電壓的穩定。在對每一相電源進行測試時，其他兩相應該首尾接地，以保證電路的安全。然后，根據交接試驗和出廠數據對每相電容量進行折算，在計算相應的電感值時，具體的數值可參考上面提到的電容和電感數據，之后根據電感和電容數據對相應設備進行配置，然后將勵磁變、分壓器、操作箱等連接好，待檢查各項設備連接和設置確定沒有問題后打開電源實施試驗。在試驗時，要先對高壓電氣設備的絕緣性能進行測量，檢查合格后，將試驗設備接入串聯諧振電路當中。將電源接通，將諧振系統啟動后，進入操作界面并對分壓器的試驗時間、電壓和電壓等級等進行設置，設置完成后就可選擇自動調諧項。這時，諧振系統就會自動開始進行調諧，變頻電源會在30～300 Hz之間進行自動掃描，并開始尋找諧振點。當產生諧振后，系統就會根據在諧振情況下設定的參數進行升壓操作，對試驗設備進行高壓測試試驗，然后在1 min后系統會開始自動降壓，這樣就完成了一相試驗，其他高壓設備試驗依上述內容進行。
在進行加壓試驗的過程中，試驗人員還應該注意以下三個問題：①由于試驗過程中電壓值過高，因而在試驗前要提前做好安全防護準備，做好相應的安全防范措施。同時，要明確試驗人員的職責和分工，確保在試驗過程中安全措施的周密性，以免高壓電傷及試驗人員。②在試驗過程中，升壓變壓器和電感器之間會出現互感影響，所以，為了減少兩者之間的影響，以保證試驗結果的準確性，在電感器和升壓變壓器的安排上，應將兩者之間的距離設置在1.5 m以上，以消除兩者之間的互感影響。③試驗人員在實施試驗前，應該對分壓器的數字電壓表進行檢查，查看其是否出現電池電壓不足的情況。當電壓表顯示電池電壓不足時，應該及時更換電池，以保證數字電壓表能夠正常工作，準確顯示分壓器的電壓值。
三、結束語
在高壓試驗中，串聯諧振技術的應用能夠有效減小試驗所需要的電源容量，同時，串聯諧振設備的質量較輕，與原來的變壓器相比，它能夠有效減小高壓試驗的質量，具有電源容量小、安全、可靠、裝卸方便等優點，能夠有效提高高壓試驗效率，使電力設備能夠盡早投入到電力系統的運行中。
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