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串聯諧振耐壓試驗的安全技術措施

發布日期：2019-05-17　點擊：1892次

隨著我國經濟的快速發展,社會對電力系統的安全運行提出了更高要求。福建省電力公司2004年修訂了《電力設備的交接和預防性試驗規程》(Q/FJG10029.2-2004),明確規定必須對電力電纜、電機、GIS(包括HGIS)及SF6電流互感器進行交流耐壓試驗。交流耐壓試驗是鑒定電力設備絕緣強度最有效和最直接的方法。

一、串聯諧振原理

在傳統工頻條件下,使用交流電壓進行現場試驗,試驗設備需要提供很大的無功功率。由于現場搬運這些設備非常不方便,而且大電流的工作電源在現場也不易取得,因此,一般都采用串聯諧振交流耐壓試驗設備。串聯諧振的基本電路如圖1所示。

當試驗回路發生串聯諧振時,存在下列關系:。

串聯電路的品質因數用Q表示,即:,

則當發生串聯諧振時,被試品電壓可描述為:。

圖1  串聯諧振基本電路

由以上公式可知:

(1)串聯諧振電路的諧振頻率f0由電路自身的參數L和C確定,與試驗電源的特征無關;

(2)試驗電源的輸出功率Us為外部回路所消耗的純有功功率;

(3)試品兩端的電壓Uc為輸入電壓的Q倍。由于一般試驗回路的Q值遠大于1,因此串聯諧振電路具有明顯的電壓放大作用;

(4)當電路發生串聯諧振時,試驗系統的電流I為純阻性,試驗電源無需向串聯諧振試驗系統額外提供無功功率,電源利用率較高;

(5)當試驗電源頻率一定時,可以通過調節串聯電路的參數L或C,使電路的固有頻率與試驗電源輸出信號的頻率一致,則試驗系統將會出現諧振現象;

(6)當電路參數固定、調節不便或范圍受限時,通過改變試驗電源輸出信號的頻率,使之與串聯電路的固有頻率一致,也可以產生諧振調節。

根據調節手段的不同,串聯諧振試驗裝置可分為調頻式和調感式2種。調頻式串聯諧振試驗裝置(30～300Hz)主要用于電力電纜、GIS(包括HGIS)及SF6電流互感器等設備的耐壓試驗;調感式串聯諧振試驗裝置(50Hz)主要用于變壓器、電機等設備的耐壓試驗。

諧振耐壓試驗需要大型的設備、復雜的人員組織。在高電壓條件下工作,如果由于疏忽,人員與帶高電壓設備的距離小于安全距離時,極有可能發生人身傷亡事故;由于錯接試驗回路或錯加更高的試驗電壓,很可能造成試驗儀器或被試電氣設備的損壞。為了有效防止意外事故的發生,應在思想高度重視的基礎上,加強安全技術措施。

二、試驗準備階段的安全技術措施

2.1加強人員的技術培訓和安全意識培養

有一批技術精湛的試驗人員是保證試驗安全進行的重要保障。由于諧振耐壓試驗開展的時間比較短,良好的培訓是非常關鍵的。在熟悉諧振耐壓試驗的原理、被試品結構、整個試驗過程和各種情況下可能發生的現象后,試驗人員才能根據所把握的客觀的科學規律,結合每一次試驗現場的具體情況,分析試驗現象和數據,及時對試驗結果、被試品狀態及整個試驗過程做出正確、有效的判定。

2.2認真制訂試驗方案

串聯諧振試驗是一項復雜的試驗,在試驗之前必須制訂好嚴格的試驗方案。

(1)要組織好人員,明確不同人員的職責。現場試驗負責人、實際操作負責人、操作監護人及現場安全負責人等要各負其責;同時,要事先通知設備廠家、現場安裝人員、監理及業主代表等人員,以監督和確認試驗過程及結果。

(2)要根據試驗對象要求選擇試驗儀器。不同電氣設備耐壓所需配置的試驗設備不完全一樣。因交流耐壓試驗需要設備較多,所以一定要準備齊全,不能到試驗現場才發現試驗儀器不配套或短缺。

(3)根據試驗規程和產品出廠報告要求,制訂詳細試驗方案并在試驗中按步驟執行。

2.3試品完成常規試驗

在進行交流耐壓試驗前,必須預先進行各項非破壞性試驗,并對各項試驗結果進行綜合分析,判定該設備是否含有缺陷。若發現設備存在問題,需預先進行處理,待缺陷消除后,方可進行缺陷耐壓試驗。如果常規試驗執行不力或試驗結果不合格就進行交流耐壓試驗,設備出現的破壞性后果將由試驗單位承擔。每次交流耐壓試驗的準備到實施都具有復雜性,涉及到眾多人員、機具及試驗設備,所以在常規試驗沒確認合格之前不能貿然進行交流耐壓試驗。

三、試驗實施階段的安全技術措施

3.1試驗前應采取的安全技術措施

3.1.1對試驗電氣設備進行安全因素分析與評估應根據現場情況對試驗電氣設備進行安全因素分析與評估。開展電流互感器試驗時,如果互感器和斷路器及隔離刀閘通過引線相連,這就擴大了帶電范圍。這就要明確相關帶電設備的出廠耐壓數據。如果斷路器耐壓低于電流互感器耐壓,則需要拆除斷路器和互感器之間的引線。另外,對于擴建變電站試驗,試驗經常是在周圍電力設備運行時開展的,這就需要考慮試驗電壓和周圍設備運行電壓的疊加問題,安全距離的考慮因素應大于正常要求的安全距離。對變電站擴建部分500kV SF6電流互感器進行耐壓試驗時,最大試驗電壓應達到880kV,安全距離不小于7～10m,否則將危機整個變電站的安全運行。

表1  交流試驗安全距離

3.1.2對人員安全進行安全因素分析與評估

電氣施工作業經常處于交叉狀態,安裝、土建及調試等工作經常同時進行。由于現場人員復雜,在試驗設備和高壓引線周圍均應裝設安全網(遮欄),并在網上向外懸掛“止步,高壓危險”的標示牌;裝設安全網的地方應派專人看守,以防外人不慎入內。另外,還應注意感應電的影響。由于試驗電壓很高,周圍線路或設備很可能會產生一定的感應電壓,而線路的另一端很可能有人在做安裝或調試。正確做法應該是禁止周圍一切工作人員進行作業,或相關的作業線路正確可靠接地。

3.1.3對試驗過程進行模擬分析評估

試驗設備完成組裝后,使用介損儀測量試品(包括試驗引線、電容分壓器及諧振電抗器等)的電容量,估算出正常試驗時的頻率、耐壓過程不同電壓等級階段的一次電流、原邊電流等。這些原始數據作為參考,在實際試驗過程中可以與之對照,如有差別要查找原因,做到試驗過程心中有底。這樣就能避免試驗過程中因人為錯誤設置試驗儀器參數或試驗儀器故障等方面引起的安全事故。

3.2試驗過程應采取的安全技術措施

試驗開始前,試驗負責人應對每個參加試驗的人員明確分工,詳細說明有關安全注意事項。高壓試驗一般由較低一級的試驗人員負責接線(包括試驗儀器接地線、被試設備與試驗儀器的連接線),試驗負責人負責檢查。檢查內容包括接線是否有誤,安全用具(如安全網、標示牌、絕緣手套、絕緣墊、放電棒、接地線)是否齊全,安全措施是否妥當等。

試驗過程中,要嚴格遵守呼唱制度。現場情況大多較為復雜,有可能在人員嘈雜或噪音嚴重的場所開展,全體試驗人員必須思想集中,全神貫注,不能閑聊和隨意走動。要有人隨時監視被試品和試驗設備,監視儀表指示(用萬用表監視試驗電源電壓,用鉗形電流表監視原邊電流及試品電流)。在升壓和耐壓過程中,如果發現電壓表擺動很大,或電流表指示急劇增加,或被試品冒煙、焦臭、閃絡、燃燒或發出擊穿響聲,應立即停止升壓,并在降壓停電后查明原因。

試驗結束后,恢復因試驗需要臨時解除的電氣設備防誤閉鎖裝置(包括機械的和電氣的),并拆除因試驗需要的臨時二次短接線,恢復CT的二次端子連接片,并認真檢查是否有被遺忘的工具、導線等物品,拆除圍欄。

四、結束語

由于諧振耐壓試驗工作環境的多樣性,要求試驗人員能夠不斷提高試驗技術水平,加強總結。要結合每一次試驗現場的具體情況,分析試驗現象和數據,并依此對被試品狀態、試驗結果及時做出正確、有效的判定。同時,試驗人員要嚴格遵守各種規章規程,提高自身安全意識,杜絕違規操作,克服各種主客觀因素帶來的影響,從各種角度理解試驗安全問題重要性,從而確保人身和設備的安全。