高压试验中的串联谐振装置应用探究

2014-12-23王伟荣

中国科技纵横 2014年24期

关键词：耐压串联谐振

王伟荣

(国网山东省电力公司菏泽供电公司,山东菏泽 274000)

高压试验中的串联谐振装置应用探究

王伟荣

(国网山东省电力公司菏泽供电公司,山东菏泽 274000)

串联电缆具有大容量、长度长的特点,通过对串联电缆实际试验结果来看,传统的直流耐高压试验已经不能完全满足串联电缆绝缘性能检测的要求,而效果比较好的工频试验设备在面对串联电缆大容量与长度条件下实际应用效果有限。串联谐振装置具有的良好适应性以及智能化等特点,使其已经成为高压试压中常用装置。本网对串联谐振装置在高压试验中的应用进行了分析。

高压试验串联谐振绝缘检测

高压试验是电力系统中最为常用的一种检测电气设备绝缘性的方法,电气设备绝缘性能的高低,在很大情况下影响了电气设备运行的安全性与稳定性,对电网的有效运行具有重要意义。随着城镇发展速度的加快,串联电缆的长度与容量也在不断增加,传统的高压试验方式逐渐不能满足实际需求。高压试验工作量大,串联谐振装置更适用于串联电缆长度与容量特点,并且装置具有自重轻、体积小以及操作方便等特点,对提高高压试验效果具有良好效果。

1 串联谐振装置概述

串联谐振装置主要由变频控制器、电抗器、励磁变压器以及电容分压器等组成,以串联谐振原理为基础,通过电抗器电感与视频电容达到串联谐振的目的,在被试品上获得所需高电压带电流,最后将电压加到高压试验装备上,完成对电气设备绝缘性能的检测[1]。串联谐振装置在设计上具有一定的特点,采用了调节电源频道的方式,将串联谐振实验装备与被试品电容的谐振产生交流试验电压。一般情况下,串联谐振试验装置所具有的调频谐振装置可以进行多支分开设计,将其分为n节,这样不但可以满足高电压,以及小电流电气设备试验需求,而且可以满足较低电压等级交流耐压试验的要求,与其他试验装置相比,其在高压试验中的应用具有比较好的效果。

2 高压试验中串联谐振装置应用原理

结合串联谐振装置在高压试验中应用的情况,串联谐振装置通过利用谐振电抗器容性与电感,和被实验设备进行串联谐振,进而能够在被实验电气设备上获取试验所需要的高电压,其动作的基本原理如图1所示。通过对动作原理的分析,可以确定Uc=I/ωC,UL=I*R,U=UC+UL+UR,其中当LRC串联回到电路中的感抗与被实验设备的感抗完全相等时,电流感中磁场能量与被实验设备电容中能量存在完全互补的情况,被试验电气设备所需功率则由电抗器供给,电源最终只提供有限的损耗[2]。其中,在电源电压与谐振中电流相位相同,并且电力感上电压与电容上电压大小相等时,相位会变为相反。另外,通过对串联谐振装置动作原理的分析,确定当ωL=1/ωc时,串联谐振频率为f=1/2π/LC,电路将会出现串联谐振,通过电压提供的较小电压,就可以得到被试验电气设备上能量很大的电压,并且此种的电源频率为串联谐振频率。

3 串联谐振装置在高压试验中应用措施

3.1 电缆试用应用效果

城镇发展速度的加快,导致电网长时间满负荷运行,这样在运行过程中机会出现不同故障与事故,降低了电缆运行的安全性与稳定性。为了保证电缆运行效果满足社会发展需求,必须要采取交流耐压试验来对各电气设备绝缘性进行检测,代替传统直流耐压试验,以免直流试验的累积效应对电缆造成不良影响。应用串联谐振装置来进行绝缘电缆高压试验,主要具有几个方面的优点:首先,在较高的电压情况下,直流耐压试验不能有效测定相间存在的绝缘缺陷。其次,电阻率受在一定情况下会受到温度影响,而直流电场强度主要以电阻率为依据来分布,终端头外部闪络产生的行波很有可能会对电源绝缘造成损坏。最后,在线路电缆内容部,直流电压极容易自身集起空间电荷,导致电缆附件沿着绝缘闪络,整个过程中还会产生过电压,造成局部电场的增强而形成绝缘弱点,进行试验时可能会造成绝缘被击穿,最终导致电缆被损坏。另外,随着串联线路的增多,电缆通常具有容量大、长度长等特点,选择用调频式串联谐振装置进行高压试验,可以利用其灵活性强以及易操作等特点,使交流耐压试验更符合电缆运行的实际情况。

3.2 气体绝缘设备应用效果

气体绝缘设备的安装具有一定的安全威胁,即在设备运输过程中,因为撞击以及振动等原因,导致气体绝缘设备各元件出现松动、磨损以及移位等情况,影响设备安装效果。或者是在气体绝缘设备安装过程中,受密封、联结等工艺影响,导致安装结果不能满足要求,例如常见的电气表层刮损、安装错位等。

3.3 发电机交流耐压试验中应用

发电机工频耐压时电容电流量,以及定子绕组对地电容量等相间电容量大,在对其进行高压试验时,如果只是采用普通的大容量试验设备,受设备结构以及质量等因素影响,在进行试验时,发电机定子绕组绝缘被击穿时故障点短路电流会增大,导致铁芯被烧损,影响整个设备的正常使用,最终会造成重大的经济损失。为保证发电机正常运行,在对其进行交流耐压试验时,应保证试验电压频率符合工频耐压电容电流量要求,避免电动机铁芯因为电流的增加而被烧毁,降低经济的损失。针对此种情况,可以选择用串联谐振装置对铁芯气隙进行调节,达到改变电感的目的,进而可以实现工频谐振。