陳金山

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1 變頻諧振交流耐壓試驗

1.1 工藝原理

高壓電力電纜交流耐壓試驗采用調(diào)頻式串聯(lián)諧振方式。交流220V 或380V 電源，由變頻源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓可調(diào)的電源，經(jīng)勵磁變壓器，送入由電抗器L 和電容C 構(gòu)成的高壓串聯(lián)諧振回路。變頻器經(jīng)勵磁變壓器向主諧振電路送入一個較低的電壓，調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，電路中的感抗、容抗以及電流隨之改變，通過調(diào)節(jié)電源的頻率使感抗等于容抗，電路即達到諧振狀態(tài)[1]。

根據(jù)串聯(lián)諧振原理，采用調(diào)頻調(diào)壓方式，當電路達到諧振狀態(tài)時，回路中的電流最大，且與輸入電壓同相位，使被試品獲得一個高于勵磁電壓50-150 倍的電壓UCX。

變頻諧振試驗典型接線圖圖2 中，L1 為串聯(lián)電抗器，L2 為并聯(lián)電抗器，Cx 為被試設(shè)備對地電容。為了應(yīng)用方便，把諧振電路計算簡化，本文涉及的選型估算等計算主要考慮這三個元件，試驗系統(tǒng)中其它元件對系統(tǒng)諧振條件影響相對較小。

現(xiàn)場已安裝的電氣設(shè)備，其電容量Cx 是固定不變的，要使試驗電路產(chǎn)生諧振就要改變試驗電路的電感L 或頻率ω。采用傳統(tǒng)無級調(diào)感的方法來滿足諧振，需采用外形尺寸和重量都很大的可調(diào)電抗器?，F(xiàn)在使用的新型諧振設(shè)備采用變頻電源無級調(diào)頻，勵磁調(diào)壓，電抗器散件組裝的方法來實現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓的功能[2]。

串聯(lián)電抗器組L1 在電路中起升壓作用，如果被試設(shè)備所需施加試驗電壓較高，可以增加L1 的大?。ü?jié)數(shù)）；而并聯(lián)電抗器組L2 在電路中起分流作用，當測試對地電容量較大被試設(shè)備時，如長距離聚乙烯電力電纜，可適當增加L2大小來補償Cx的容性無功。

2 串聯(lián)諧振裝置在電力高壓試驗之中的優(yōu)勢

2.1 串聯(lián)諧振裝置小體積、大容量

傳統(tǒng)的電力高壓試驗當中很難達到高壓檢測所需，受外界干擾因素較多，其準確性確實不高。為了能夠解決該問題，就出現(xiàn)了串聯(lián)諧振裝置，該裝置也是在不斷的摸索和積累當中逐步發(fā)展成現(xiàn)如今的變頻串聯(lián)諧振裝置，并且從體積和容量上都取得了不斷的突破?，F(xiàn)階段的串聯(lián)諧振裝置不僅體積小，不占太多的空間，而且容量還很大，能夠最大程度上滿足電氣高壓試驗所需，并且還能夠達到節(jié)能減排的目的，為環(huán)境保護帶來一定的助力，并且為電力高壓試驗的精準度以及工作效率帶來顯著提升。

2.2 串聯(lián)諧振裝置改變電壓的波形

因為串聯(lián)諧振裝置采取的是諧振式的電路電流波形，因此對于輸出的電壓波形也就有了比較大的優(yōu)化，并且輸出的電壓波形大多為正弦波形，這就使得串聯(lián)諧振裝置可以非常有效的預(yù)防被檢測的試驗對象所損傷，降低了該裝置在檢測過程當中的受損率。

2.3 避免電力高壓試驗中出現(xiàn)的故障

由于傳統(tǒng)的檢測方式很容易出現(xiàn)檢測不全面的現(xiàn)場從而導(dǎo)致檢測結(jié)果不準確，讓高壓試驗檢測失去了既定的意義，并且容易出現(xiàn)短路故障，對于整個電力設(shè)備的安全性而言都是極大的威脅[3]。串聯(lián)諧振裝置的出現(xiàn)就大大的解決了該類問題的產(chǎn)生，為整個高壓試驗檢測提供更加可靠的試驗環(huán)境，減少事故的發(fā)生，增強試驗的精準度和安全性。

3 典型方案選型示例

3.1 電力電纜變頻串聯(lián)諧振選型及試驗

3.1.1 被試設(shè)備參數(shù)

被試設(shè)備：220kV 電力電纜。被試設(shè)備電壓：220/127kV，電纜長度約100m，核心銅導(dǎo)體的截面積約為800mm2。被試設(shè)備試驗電壓：1.7U0=215.9kV。

3.1.2 計算過程

假設(shè)試驗頻率為50Hz，從被試設(shè)備出廠標明參數(shù)得知，該型號電纜單位長度電容量為0.155μF/km，得該電纜的電容量為：

Cx=(0.155×0.1)μF=1.55×10-8F

試驗電流：Ic=Ucx×2πf×Cx=0.84A

變頻諧振試驗設(shè)備的電抗器有兩種型號。第一種的單節(jié)電感量為130H，額定電流1A，電壓25kV，適用于Q 值較高的被試設(shè)備如電力電纜、變壓器、GIS 等。第二種的單節(jié)電感量為22H，額定電流3A，額定電壓20kV。適用于Q 值較低的被試設(shè)備如發(fā)電機、電動機等。

從滿足電壓、電流方面考慮，選額定電流為1A，電壓25kV的電抗器9 只，勵磁變調(diào)至10kV 檔位。被試設(shè)備可施加的試驗電壓最大值：

Umax=25kV×9+10kV=235kV

3.1.3 試驗結(jié)果

對被試設(shè)備接線試驗，試驗過程正常，各項試驗數(shù)據(jù)合理。

4 結(jié)語

變頻諧振的試驗設(shè)備相對于傳統(tǒng)的工頻試驗變壓器，試驗的原理較為復(fù)雜。對于諧振試驗成套設(shè)備的參數(shù)也要熟練掌握，例如電抗器、勵磁變、諧振電源的額定電流和額定電壓等設(shè)備參數(shù)，才能充分發(fā)揮變頻諧振試驗設(shè)備的作用，確保變頻諧振試驗和試驗人員的安全。