遵循電力儀器交接試驗(yàn)需要，變壓器、GIS系統(tǒng)、SF6斷路器、電流互感器、電力電纜、套管的一切容性設(shè)備交接時(shí)必須符合交流耐壓試驗(yàn)規(guī)范[1],那么讓我們一起來(lái)細(xì)談細(xì)談變頻串聯(lián)諧振在電力工程中的前景，運(yùn)用傳統(tǒng)的工頻電壓試驗(yàn)法進(jìn)行容性儀器交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，升壓試驗(yàn)變壓器不易搬運(yùn)，并且現(xiàn)場(chǎng)大電流試驗(yàn)電源不容易獲得。和傳統(tǒng)試驗(yàn)方法相對(duì)來(lái)說(shuō)，變頻串聯(lián)諧振具有輸入電源容量小、設(shè)備重量輕，品質(zhì)因數(shù)高，而且具有自動(dòng)調(diào)諧、雙重防護(hù)、組合方式靈活優(yōu)勢(shì)[2]。

  因?yàn)榇?lián)諧振電源主要利用諧振電抗器和被試品電容諧振產(chǎn)生高電壓和大電流的，試驗(yàn)電源僅僅提供系統(tǒng)有功的耗損，所以它所需電源功率僅具備試驗(yàn)容量的1/Q。同時(shí)，因?yàn)榇?lián)諧振試驗(yàn)不用大功率調(diào)壓裝置和工頻試驗(yàn)變壓器，諧振激磁電源僅要試驗(yàn)容量的1/Q，使得串聯(lián)諧振系統(tǒng)重量和體積規(guī)模化的削減。不同的是，諧振電源是諧振式濾波電路，其能優(yōu)化輸出電壓波形，以至于規(guī)避諧波峰值對(duì)試品的誤擊穿。但在串聯(lián)諧振模式下，當(dāng)試品絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，電路立即脫諧，回路電流迅速調(diào)整為正常試驗(yàn)電流的1/Q，所以他還能規(guī)避大的短路電流對(duì)故障點(diǎn)的燒傷。

  2.串聯(lián)諧振原理分析

  電路諧振時(shí)阻抗值最小，當(dāng)端口電壓一守時(shí)，電路電流將到達(dá)最大值，如圖1(b)所示，且該值的巨細(xì)僅與電阻的阻值有關(guān)而與電感和電容無(wú)關(guān)。諧振時(shí)電感電壓與電容電壓數(shù)值持平、相位相反，為總電壓的Q倍[4]，即。RLC串聯(lián)電路的電流是電源頻率的函數(shù)，

  在電阻、電感及電容所構(gòu)成的串聯(lián)電路中，當(dāng)容抗與感抗持平時(shí)，電路中的電壓與電流相位相同，電路出現(xiàn)純電阻性，此即為串聯(lián)諧振[3]。當(dāng)電路發(fā)作串聯(lián)諧振時(shí)，電路的阻抗Z=R，此時(shí)回路總阻抗值最小，回路電流最大值。圖1(a)所示為電感和電容元件串聯(lián)構(gòu)成的一端口網(wǎng)絡(luò)，其等效阻抗，當(dāng)發(fā)作諧振時(shí)，其端口電壓與電流同相位，即，由此可推得諧振角頻率和諧振頻率分別為，。界說(shuō)諧振時(shí)的感抗或容抗 為特性阻抗ρ，則特性阻抗ρ與電阻R的比值即為品質(zhì)因數(shù)Q。

  為了研討電路參數(shù)對(duì)諧振特性的影響，通常選用通用諧振曲線，圖2(b)所示為串聯(lián)諧振電路的通用諧振曲線。通用諧振曲線的形狀只與Q值有關(guān)，且曲線形狀越尖利，電路的選頻性能越好。幅值大于峰值的0.707倍所對(duì)應(yīng)的頻率規(guī)模為通帶寬，理論推導(dǎo)可得，由該式可知通帶寬與品質(zhì)因數(shù)成反比。

  即，在電路的電感L、電容C和電源電壓US不變的情況下，不一樣的R值得到不一樣的Q值，圖2(a)所示為不一樣Q值時(shí)的電流幅頻特性曲線。

  3.變頻串聯(lián)諧振的工程運(yùn)用分析

  變頻串聯(lián)諧振實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，勵(lì)磁變的容量應(yīng)大于有功功率P，并在勵(lì)磁變最低輸出電壓滿意實(shí)驗(yàn)需求的前提下盡量下降勵(lì)磁變的變比，然后相應(yīng)減小勵(lì)磁變?cè)叺妮斎腚娏鳌?shí)驗(yàn)電源容量S=P+P1，其間P1為變頻電源自身的損耗，由電源端輸入電壓為380V可得電源電流I1=。實(shí)驗(yàn)中電抗器的額外電壓和電流也應(yīng)大于實(shí)驗(yàn)電壓和高壓電流，當(dāng)電抗器采納串并聯(lián)以滿意實(shí)驗(yàn)需求時(shí)，有必要核算每個(gè)電抗器上所接受的電壓和電流不超限值。

  在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，通常選用16mm2以上的裸銅線接地，裸銅線其寄生電感在μH數(shù)量級(jí)，約0.1-1μH/m，直

  流電阻約0.1mΩ，假如接地線有彎曲環(huán)繞現(xiàn)象，電感量可增加到10-1000μH/m。試品絕緣通常在溝通電壓的正峰值或負(fù)峰值被擊穿，試品被擊穿剎那間試品上的電壓最高，擊穿后試品上的電壓跌落到零的時(shí)刻通常在0.1-10μs之間，具體情況與擊穿點(diǎn)的實(shí)踐情況有關(guān)。從放電能量上看，即便放電時(shí)，試品的最小電容量只要0.002μF，實(shí)踐實(shí)驗(yàn)時(shí)試品電容量遠(yuǎn)大于該值。如以放電時(shí)頻率為100kHz、地線寄生電感為1μH、放電電流為1000A核算，地線的寄生感抗XL==0.628Ω，地線也許發(fā)生的過(guò)電壓Ud=If XL=1000×0.628=628V。假如地線連接不規(guī)范，寄生電感就會(huì)增大許多，發(fā)生的過(guò)電壓也許更大，可危及變頻電源及人身安全。所以高壓實(shí)驗(yàn)體系有必要一點(diǎn)牢靠接地，分壓器的接地址與大地的連接線應(yīng)盡量短，接地線應(yīng)粗、直、短，然后確保實(shí)驗(yàn)安全。

  變頻串聯(lián)諧振其諧振頻率，其間L為電抗器的電感值，如有幾個(gè)電抗器串并聯(lián)運(yùn)用應(yīng)思考互感的影響;C為被試品及分壓電容器的和，現(xiàn)場(chǎng)可以用電橋或介損儀進(jìn)行實(shí)踐丈量取得。高壓電流I=2πfCU，由被試品的電氣參數(shù)和出廠耐壓實(shí)驗(yàn)值，可確定現(xiàn)場(chǎng)的耐壓實(shí)驗(yàn)電壓U;有功功率P=1.2(P0+PK)，其間P0為勵(lì)磁變空載損耗，PK為電抗器額外有功損耗。

  為進(jìn)行GIS導(dǎo)體對(duì)外殼溝通耐壓實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前先用介損儀在該變#1主變220kV側(cè)測(cè)得各相對(duì)地電容，并依據(jù)被試設(shè)備電容量估算所需電感以及實(shí)驗(yàn)電流及容量，各相對(duì)地電容量如表1所示。依據(jù)理論核算進(jìn)行預(yù)備實(shí)驗(yàn)作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐諧振頻率為73.8Hz，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未發(fā)作設(shè)備部件的閃絡(luò)、放電，且實(shí)驗(yàn)前后試品絕緣無(wú)明顯變化，設(shè)備順暢通過(guò)溝通耐壓實(shí)驗(yàn)

  4.變頻串聯(lián)諧振在工程中的運(yùn)用典范分析

  以某變電站220kV GIS導(dǎo)體對(duì)外殼耐壓實(shí)驗(yàn)為例，商品出廠實(shí)驗(yàn)電壓導(dǎo)體對(duì)地為460kV，現(xiàn)場(chǎng)交代實(shí)驗(yàn)電壓值為出廠實(shí)驗(yàn)的80%，即368kV。實(shí)驗(yàn)設(shè)備選用變頻式串聯(lián)諧振耐壓實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)按電氣設(shè)備交代實(shí)驗(yàn)規(guī)范和規(guī)程進(jìn)行[1，5]。實(shí)驗(yàn)時(shí)GIS設(shè)備所有氣室均充額外壓力SF6氣體且微水丈量合格，架空線、電力變壓器、避雷器和維護(hù)空隙與GIS隔脫離。導(dǎo)體對(duì)外殼耐壓加壓實(shí)驗(yàn)時(shí)，220kV GIS實(shí)驗(yàn)電壓由#1主變220kV側(cè)套管處施加，每次一相，其他兩相與接地的外殼短接。

  表1 試品電容的測(cè)量及參數(shù)的估算

  相別 電容量(nF) 電感量(H) 諧振頻率(Hz) 一次電流(A) 二次電流(A) 電源電流(A)

  A/B-C-E 16.81 260 70.13 3.21 160.61 68.56

  B/A-C-E 16.52 260 70.65 3.19 159.43 67.38

  C/A-B-E 16.63 260 70.45 3.20 159.88 68.03

  5.結(jié)論

  因此我們將變頻串聯(lián)諧振和交流工頻耐壓試驗(yàn)裝置進(jìn)行對(duì)比，從而得知其具有電源容量小、試驗(yàn)儀器易搬運(yùn)、輸出電壓波形好等優(yōu)勢(shì)，還可以有力度的規(guī)避諧波峰值對(duì)試品的誤擊穿、同時(shí)也能規(guī)避大的短路電流燒傷故障點(diǎn)。變頻串聯(lián)諧振原理、工程應(yīng)用整合和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)充分證明，變頻串聯(lián)諧振在電力工程試驗(yàn)中具有突出的技術(shù)特長(zhǎng)和龐大的市場(chǎng)需求。