串联谐振在高压电气设备试验中的应用

殷翔

摘要：当今社会，随着我国经济的快速发展，电力行业已成为国民经济发展中的支柱性产业，是人们生产和生活中不可或缺的一项能源。在高压电气试验中，串联谐振的应用使得试验对电源容量的要求降低到最小，而且还能够有效保护试验品的安全。本文主要针对串联谐振在高压电气设备试验中的应用进行了分析和探究，本文根据串联谐振基本概括和高压电气设备试验的重要性对串联谐振在高压电气设备试验中的应用进行了具体的分析。

关键词：串联谐振、电气设备、设备试验

中图分类号： S972 文献标识码： A

一、前言

电高压电气设备试验在电力系统中肩负着举足轻重的作用，它的试验的安全性保障了电力系统安全、稳定、持续和经济的运行着。其中交流耐压试验是高压电气试验中较为常见的试验方法，但这种试验对电源和设备的要求较高，串联谐振设备在其中的应用则大大降低了交流耐压试验的难度，使试验能够顺利进行。

二、串联谐振概述

在高压试验中，串联谐振的应用是利用R-L-C串联电路产生谐振，使电流和电源电压相位相同，产生无功电压相同、相位相反的效果，这样整个电路就会呈现阻性。其中，谐振电流的大小取决于电阻的大小，而其谐振频率则是由电路参数L和C来调节，通过调节这两个参数来实现串联谐振。由此可以看出，要想在高压试验中应用串联谐振技术，首先应该具备的谐振设备包括两个部分，即电抗器和电容器。其中，电抗器产生电感（L），而电容器产生电容（C），通过调节L和C的数值使得外加电源信号频率与电路的固定频率一致，这时，电路就会产生谐振。出现谐振时，电容和电感上所获得的电压值是最大的，这样就可以利用最大电压值对电力设备的试验品进行试验，以达到试验的目的。具体来说，整个串联谐振设备主要包括变频调压电源、励磁变压器、高压电抗器和高压分压器等。其中，变频调压电源主要是在试验中提供可调节频率和幅值的电压，具有过压保护、放电保护和过流保护等多种保护功能。励磁变压器则能够将变频电源中的输出电压升高到试验要求的电压，以使变频电压符合谐振要求。高压分压器是用来测量试验电压、保护信号的；而高压电抗器则是谐振回路中不可缺少的部件，是产生谐振的重要工具。当系统频率和电源频率一致时，就会发生串联谐振。

三、高压电气设备试验的重要性

高电压试验是以确保电力传输的安全可靠运行，特别是在最近几年的基木保障，电源应用量大幅增加，带来了前所未有的压力，整个电源系统应用在电力，电气设备的高压试验活动的情况就显得尤为重要。高压试验的目的就是通过一定的手段，依靠相关的检测设备，采用模拟的方法来检验电气设备各绝缘性能的可靠程度，为安全发、供、用电提供可靠有力数据。高压检测能够根据数值的变化检查出任何一项存在的故障和安全隐患，因此，电力系统需要定期组织一批工作经验丰富，工作态度严谨的优秀工作人员进行高压试验。对于发现的故障和隐患问题能够采取相应的维护和检修措施，避免电气设备绝缘在额定电压与过电压的作用下击穿而造成停电事故。高压试验是判断运行中的电气设备安全的重要措施。

电气设备的绝缘的缺陷大致分为两类:一类是整体性缺陷，如绝缘老化、变质、受潮和脏污等使绝缘性能完全下降.一类是局部缺陷，如:绝缘局部受损、受潮和脏污等使绝缘性能下降。不论何类绝缘缺陷都能通过高压预防试验检测出来。所以电气设备在运行了一定时间都要进行定期检测试验。这是目前我国对电气设备安全运行采取的有力的保证措施。通过高压试验掌握电气设备绝缘变化规律及时发现缺陷。采取相应的维护和检修措施，避免电气设备绝缘在额定电压与过电压的作用下击穿而造成停电事故。电气设备的绝缘预防试验一般分为绝缘性能的特性试验和强度试验两种。前者又称为非破坏性试验，是指在较低电压作用下或用其他不损伤绝缘的办法。从不同角度对设备绝缘各种特性进行的试验。如绝缘电阻试验，泄漏电流试验和介质损耗过度试验等。后者又称破坏性试验，是对电气设备的绝缘在较高电压作用下的一种耐压试验。如直流耐压试验和交流耐压试验等。

四、串联谐振在高压电气设备试验中的应用

在串联电路中，产生谐振的方法主要是通过调整电容C和电感L的大小来实现的，所以，在具体应用串联谐振设备的过程中，在实施试验前，应对设备参数进行调整。调压器的额定电压为220 V，额定容量为5kVA，升压变压器的额定电压为200 V或8 000 V。其中，调谐电感L参数，单支电感的电压为50 kV，电流为0.58 A，3支串联电感的电压为150 kV，电流为0.58 A，谐振电容为10 999 pF；调谐电容C参数值如下，单支电容的电压为50 kV，电容上有1 000 pF、3 000 pF、6 000 pF和10 000 pF四种规格。由此可知，不同值数的电容量不同。

在具体试验过程中，将试验设备和谐振设备安置在相应的套管位置后对设备进行调试，并在试验场地周围装设围栏。在试验开始前，先对绝缘电阻进行测试，并准备三相四线的试验电源，尽量保持电流和电压的稳定。在对每一相电源进行测试时，其他两相应该首尾接地，以保证电路的安全。然后，根据交接试验和出厂数据对每相电容量进行折算，在计算相应的电感值时，具体的数值可参考上面提到的电容和电感数据，之后根据电感和电容数据对相应设备进行配置，然后将励磁变、分压器、操作箱等连接好，待检查各项设备连接和设置确定没有问题后打开电源实施试验。在试验时，要先对高压电气设备的绝缘性能进行测量，检查合格后，将试验设备接入串联谐振电路当中。将电源接通，将谐振系统启动后，进入操作界面并对分压器的试验时间、电压和电压等级等进行设置，设置完成后就可选择自动调谐项。这时，谐振系统就会自动开始进行调谐，变频电源会在30～300 Hz之间进行自动扫描，并开始寻找谐振点。当产生谐振后，系统就会根据在谐振情况下设定的参数进行升压操作，对试验设备进行高压测试试验，然后在1 min后系统会开始自动降压，这样就完成了相试验，其他高压设备试验依上述内容进行。

在进行加压试验的过程中，试验人员还应该注意以下三个问题：

1、由于试验过程中电压值过高，因而在试验前要提前做好安全防护准备，做好相应的安全防范措施。同时，要明确试验人员的职责和分工，确保在试验过程中安全措施的周密性，以免高压电伤及试验人员。

2、在试验过程中，升压变压器和电感器之间会出现互感影响，所以，为了减少两者之间的影响，以保证试验结果的准确性，在电感器和升压变压器的安排上，应将两者之间的距离设置在1.5 m以上，以消除两者之间的互感影响。

3、试验人员在实施试验前，应该对分压器的数字电压表进行检查，查看其是否出现电池电压不足的情况。当电压表显示电池电压不足时，应该及时更换电池，以保证数字电压表能够正常工作，准确显示分压器的电压值。

五、结束语

综上所述，本文主要针对串联谐振在高压电气设备试验中的应用进行了分析，高压电力设备试验是电力设备投入运行各个阶段必须要进行的试验，其危险性较高，同时对于电力设备的运行又具有极其重要的作用。然而在高压试验中，串联谐振技术的应用能够有效减小试验所需要的电源容量，同时也能够有效减小高压试验的质量。由于串联谐振技术具有电源容量小、安全、可靠、装卸方便等优点，这样就有效的提高高压试验效率，从而使得电力设备能够尽早投入到电力系统的运行中。

参考文献：

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