串联谐振在电力安全工器具预防性试验中的应用

张 凯

安徽恒力安全检测技术有限公司

串联谐振在电力安全工器具预防性试验中的应用

张 凯

安徽恒力安全检测技术有限公司

为规范电力安全工器具预防性试验，确保安全工器具在使用当中的安全可靠，无论是国家电网公司还是电力行业都出台了相应的试验规程和标准，随着标准要求的提高，传统的大容量耐压试验设备逐步被效率更高的串联谐振设备所取代。本文通过对串联谐振交流耐压实验法在电力安全工器具预防性试验中的应用作详细的论述，以供同行参考借鉴。

串联谐振；预防性试验；工频耐压；应用

在电力安全工器具预防性试验中，交流耐压试验是鉴定安全工器具绝缘强度的最有效的试验方法。它对判断电力安全工器具能否继续使用具有决定性的意义，也是保证工器具绝缘水平﹑避免发生事故的重要手段。但是，由于试验电压等级的提高，传统的试验设备就显得笨重﹑不方便，而应用串联谐振原理就能很好的解决这个问题。

1、电力安全工器具试验现状分析

电力安全工器具预防性试验规程中，不同电压等级的安全工器具相应的试验电压不同，额定电压越高，试验电压就越高，用于试验的变压器容量就越大。在旧规《电力安全工器具预防性试验规程(试行)》(国发电【2002】777号)中有说到：“若试验变压器电压等级达不到试验的要求，可分段进行试验，最多可分成4段，分段试验电压应为整体试验电压除以分段数在乘以1.2倍的系数。”这样就大大降低了实际施加在安全工器具上的电压，与实际不符，达不到试验的目的。鉴于此，在新规DL/T 1476-2015《电力安全工器具预防性试验规程》中就再没有提到分段试验。

所以相同的电压等级，现在的试验电压更大了，试验变压器容量变大了，试验设备体积变笨重了，并且造价也提高了，以前的试验方法已经不适用了。通过对新技术的研究，经济的权衡，近些年在国内得到迅速发展的串联谐振试验技术映入眼帘。

2、串联谐振交流耐压试验原理

串联谐振试验装置可以利用谐振电抗器的电感与容性被试设备发生串联谐振，在被试品上获得所需的高电压，串联谐振的基本原理如图1所示，

在回路发生串联谐振时，XL=XC，UC=U/RXC=U/RXL，其中XL为回路感抗，XC为回路容抗，U为励磁电压，UC为试品承受电压。

设谐振回路的品质因素为Q，则UC=QU，即被试品上获得的电压为励磁电压的Q倍，被试品上获得的容量也为试验电源容量的Q倍，就实现了用低电压小容量试验变压器对大容量试品进行交流耐压试验的目的。

3、电力安全工器具串联谐振工频耐压试验

3.1 举例被试品参数

试品名称：绝缘操作杆

试品按照有关标准试验要求：(见表1)

3.2 计算过程

根据相关标准要求工频耐压试验频率应为工频，即为50Hz，最高试验电压设计为500kV。RLC串联谐振时，感抗和容抗互相抵消，此时回路的总阻抗最小，回路的电流最大。为了尽量降低对试品的损伤，假设回路的电流最大值在0.5A～1A。

当电流为0.5A时，

经过计算和试验，最后确定了电容和电抗，具体参数如下：

电容分压器1个(包含2个补偿电容器)：额定电压250kV，电容量7000 pF，串联后的总容量为3500 pF

谐振电抗器12个：额定电压45kV，电感量200H，电流1A，串联后的总电感量为2400H

根据公式2可以算出试验频率f=1/2×3.14×√2400×3.5×10-12=54Hz。

实际试验过程中还有被试品(见图2)，被试品也存在电容，根据公式2，C变大，f变小，通过调试，最后的频率在49～50Hz之间，满足试验标准要求。

4、串联谐振在电力安全工器具耐压试验中的发展

因串联谐振试验装置的体积﹑重量和所需的电源容量远远低于传统的试验变压器，大大减轻了现场试验的工作量；该装置具有组合方式灵活，能够适合不同的试验电压，便于携带，对试品的破坏小等优点。因此串联谐振在电力安全工器具耐压试验中的应用会越来越广泛。

[1]于大海，变频谐振法在现场交接试验中的应用[J].黑龙江科技信息，2013(28)；

[2]包趋宁，串联谐振电路在电气设备交流耐压试验中的应用[J].湖北师范学院学报(自然科学版)，2013(2)；

[3]陈化钢，电力设备预防性试验方法及诊断技术[M].北京中国科学技术出版社，2001.