遵循電力儀器交接試驗需要，變壓器、GIS系統、SF6斷路器、電流互感器、電力電纜、套管的一切容性設備交接時(shí)必須符合交流耐壓試驗規范[1],那么讓我們一起來(lái)細談細談變頻串聯(lián)諧振在電力工程中的前景，運用傳統的工頻電壓試驗法進(jìn)行容性?xún)x器交流耐壓試驗時(shí)，升壓試驗變壓器不易搬運，并且現場(chǎng)大電流試驗電源不容易獲得。和傳統試驗方法相對來(lái)說(shuō)，變頻串聯(lián)諧振具有輸入電源容量小、設備重量輕，品質(zhì)因數高，而且具有自動(dòng)調諧、雙重防護、組合方式靈活優(yōu)勢[2]。

  因為串聯(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，試驗電源僅僅提供系統有功的耗損，所以它所需電源功率僅具備試驗容量的1/Q。同時(shí)，因為串聯(lián)諧振試驗不用大功率調壓裝置和工頻試驗變壓器，諧振激磁電源僅要試驗容量的1/Q，使得串聯(lián)諧振系統重量和體積規模化的削減。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，以至于規避諧波峰值對試品的誤擊穿。但在串聯(lián)諧振模式下，當試品絕緣弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，電路立即脫諧，回路電流迅速調整為正常試驗電流的1/Q，所以他還能規避大的短路電流對故障點(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，當端口電壓一守時(shí)，電路電流將到達最大值，如圖1(b)所示，且該值的巨細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，

  在電阻、電感及電容所構成的串聯(lián)電路中，當容抗與感抗持平時(shí)，電路中的電壓與電流相位相同，電路出現純電阻性，此即為串聯(lián)諧振[3]。當電路發(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)構成的一端口網(wǎng)絡(luò )，其等效阻抗，當發(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Q。

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

  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(xiàn)。

  3.變頻串聯(lián)諧振的工程運用分析

  變頻串聯(lián)諧振實(shí)驗過(guò)程中，勵磁變的容量應大于有功功率P，并在勵磁變最低輸出電壓滿(mǎn)意實(shí)驗需求的前提下盡量下降勵磁變的變比，然后相應減小勵磁變原邊的輸入電流。實(shí)驗電源容量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)驗中電抗器的額外電壓和電流也應大于實(shí)驗電壓和高壓電流，當電抗器采納串并聯(lián)以滿(mǎn)意實(shí)驗需求時(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。

  在現場(chǎng)實(shí)驗中，通常選用16mm2以上的裸銅線(xiàn)接地，裸銅線(xiàn)其寄生電感在μH數量級，約0.1-1μH/m，直

  流電阻約0.1mΩ，假如接地線(xiàn)有彎曲環(huán)繞現象，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)驗時(shí)試品電容量遠大于該值。如以放電時(shí)頻率為100kHz、地線(xiàn)寄生電感為1μH、放電電流為1000A核算，地線(xiàn)的寄生感抗XL==0.628Ω，地線(xiàn)也許發(fā)生的過(guò)電壓Ud=If XL=1000×0.628=628V。假如地線(xiàn)連接不規范，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(xiàn)應盡量短，接地線(xiàn)應粗、直、短，然后確保實(shí)驗安全。

  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)運用應思考互感的影響;C為被試品及分壓電容器的和，現場(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和出廠(chǎng)耐壓實(shí)驗值，可確定現場(chǎng)的耐壓實(shí)驗電壓U;有功功率P=1.2(P0+PK)，其間P0為勵磁變空載損耗，PK為電抗器額外有功損耗。

  為進(jìn)行GIS導體對外殼溝通耐壓實(shí)驗，實(shí)驗前先用介損儀在該變#1主變220kV側測得各相對地電容，并依據被試設備電容量估算所需電感以及實(shí)驗電流及容量，各相對地電容量如表1所示。依據理論核算進(jìn)行預備實(shí)驗作業(yè)，現場(chǎng)實(shí)驗實(shí)踐諧振頻率為73.8Hz，實(shí)驗過(guò)程中未發(fā)作設備部件的閃絡(luò )、放電，且實(shí)驗前后試品絕緣無(wú)明顯變化，設備順暢通過(guò)溝通耐壓實(shí)驗

  4.變頻串聯(lián)諧振在工程中的運用典范分析

  以某變電站220kV GIS導體對外殼耐壓實(shí)驗為例，商品出廠(chǎng)實(shí)驗電壓導體對地為460kV，現場(chǎng)交代實(shí)驗電壓值為出廠(chǎng)實(shí)驗的80%，即368kV。實(shí)驗設備選用變頻式串聯(lián)諧振耐壓實(shí)驗裝置，實(shí)驗按電氣設備交代實(shí)驗規范和規程進(jìn)行[1，5]。實(shí)驗時(shí)GIS設備所有氣室均充額外壓力SF6氣體且微水丈量合格，架空線(xiàn)、電力變壓器、避雷器和維護空隙與GIS隔脫離。導體對外殼耐壓加壓實(shí)驗時(shí)，220kV GIS實(shí)驗電壓由#1主變220kV側套管處施加，每次一相，其他兩相與接地的外殼短接。

  表1 試品電容的測量及參數的估算

  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.結論

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