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什么是串联谐振耐压试验?
2021-09-17

交流耐压试验是鉴定电气设备绝缘强度的最严格、最有效、最直接的试验方法,也是现行电气规程要求的试验方法,它是目前国内对判断电气设备能否投入运行具有指导性判断,也是保证设备绝缘水平,避免发生绝缘击穿事故的重要检测方法。随着我国电力系统的不断发展,越来越多的高电压、大容量的电气设备和交联聚乙烯电缆得到日益广泛的应用,在日常维护、状态检修工作中,交流耐压试验是必不可少的试验项目,由于传统的工频试验变压器笨重、运输不便。而且进行大容量的电气设备交流耐压试验时,需要大容量的试验电源,有时在现场无法进行试验,因此,需采用新的交流耐压试验装置来进行试验。


随着电力科技的发展,新的试验方法也开始逐渐采用,在符合我国国情中,串联谐振耐压试验就是其中的一种,它应用谐振电路的基本原理,根据不同的调节方式,可以分为调感式、调容式、变频式三种类型,通过对三种类型串联谐振装置的在实际应用比较中发现变频串联谐振装置更适合于现场实际需要。因此在现场设备交流试验中,我们应用最多的就是变频串联谐振装置,能满足各种交流耐压试验。


变频串联谐振装置


通过参考各种图文资料,我们可以了解串联谐振耐压试验的现场调节方式常用的有调感式和变频式,但无论哪种方式都是希望将高压回路调节至感抗等于容纳即o L=1/C,这样在中间变压器上只需施加较小的电压,试品上就产生很高电压QU(Q=L/R=1/o CR,品质因数)。


试品上是否能产生足够的高电压取决于以下三个条件:


①高压回路的总感抗是否等于总容纳;


②高压回路的品质因数值是否足够大;


③中间变压器所加电压U是否够大。


调感式装置最重要的部件就是电感量可调的铁芯电抗器,是采用调整电抗器的铁芯气隙来改变电抗器的电感。该装置的优点是电抗器的电感量可以做得很大,可以作大电容量试品的耐压试验。而且电感的大小可线性调节,完全可以根据试品电容量的大小使串联电路正好达到谐振点。通过先加一低电压调整电抗器的电感量使串联电路产生谐振再升高电压,再调整电抗器的电感量,直到试验电压下发生谐振,这样既安全,又能使电路达到完全谐振。缺点是电抗器制造复杂,装置重量增加。


变频式装置是依靠大功率变频电源调节电源频率,使电路达到谐振点装置所用的电抗器的电感量是固定的,试验电源的频率随电容的不同而变化。变频串联谐振试验装置是运用串联谐振原理,利用励磁变压器激发串联谐振回路,调节变频控制器的输出频率,使回路电感L和试品C。


串联谐振,谐振电压即为加到试品上电压,其优点是可正好达到谐振点,电抗器制作简单,重量轻,电路的品质因数高。缺点是需要大功率电源,对电源的电压及频率的稳定性有很高的要求,变频式的调节范围要大于调感式,随着电子装备的进步,现在一般多采用变频式的。


1.现场实际中串联谐振耐压试验的问题


我们在现场实际使用变频串联谐振装置中,经常会碰到试验回路的品质因数低、谐振频率低、试验回路电流大等一系列问题,这些应引起试验人员的注意,并应采取相应的措施来处理这些问题,以保证交流耐压试验的顺利进行。


2.试验回路的品质因数


试验回路的品质因数主要是由电抗器的本身特性决定的,但在实际工作中发现,10kV变频谐振试验装置在实际使用中的值通常比厂家提供的值大。而35kV及以上电压等级的变频谐振试验装置在现场使用中的值通常比厂家提供的值小。随着试验时间的增加Q值呈下降趋势,从而导致按照厂家提供的值选择的电源容量不能达到现场试验的要求,最严重的是试验电压达不到试验所要求的电压值。通过数据分析发现,在参数计算中,被试品的电容量、回路的电感量都是定值。但其中的Q值会随着现场的干扰、接线布置、天气情况、电抗器本身特性、摆放位置等各种因素的不同发生改变。


10kV电缆系统试验多在开关柜或环网箱处进行,高压引线不长,引线对Q值的影响不大。由于开关柜的间隔紧凑,空间小,使用高质量的粗绝缘线使损耗下降,值会比厂家提供的数值要高。对于35kV及以上电压等级的变频谐振试验装置在实际使用中的值通常会厂家提供的Q值小的情况,原因分析如下:


1)高压引线造成的影响


电气设备进行交流耐压试验时,因为被试品本身电容量比较小,高压引线对试验的影响不大,但是对户外配电装置整体进行交流耐压试验时,设备的安装高度随电压等级增加,电压等级越高,高压引线越长。随着高压引线逐渐变长,电晕损耗也随之增多,回路中等效电阻也增大,就会产生杂散电容,杂散电容是以并联的形式接入回路,使回路谐振频率下降,进而使Q值下降。同时周围电磁场的干扰也随之增大,使得Q值下降,因此,在进行高电压等级电气设备交流耐压试验时,应尽量采用波纹管高压引线进行试验。


2)环境天气的影响


①环境湿度高的状况下,引线电晕使损耗极大增加;同时周围电磁场的干扰也增大,使得Q值下降。


②温度高的状况下,回路等效电阻极大增加,使得Q值下降。


3)试验时间的影响。


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