低碳技术 ＬＯＷ ＣＡＲＢ０Ｎ Ｗ ＯＲＬＤ ２０１７ ７ 变频式串联谐振在５００ｋＶ ＧＩＳ设备交流 耐压试验中的应用 冉 强（国网四川省电力公司检修公司南充运维分部，四川南充６３７０００） 【摘要】随着社会的不断发展，人们对生活质量水平的要求也大大提高。近年来，我国在电网发展方面取得了相当大的成就，人们对供电的可 靠性也提出了更高的要求，但由于众多不利因素，供电状态还没有达到理想中的要求。本文主要通过详细的介绍变频式串联谐振的原理和它的 优点，并且现场利用变频式串联谐振的技术对５００ｋＶ ＧＩＳ设备进行了耐压试验，并记录了操作程序，方法以及过程中的注意事项。并且列举了 相关实例来论述本文的观点。 【关键词】ＧＩＳ；耐压试验；变频式；串联谐振 【中图分类号】ＴＭ５９ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】２０９５—２０６６（２０１７）２０—００７０—０２ 引言 最近几年以来．我国电网事业的发展取得了不错的成绩， 用户也对有一个更稳点的供电系统提出了更高的要求。但是 交流耐压试验中的应用，并作详细的介绍。 １变频式串联谐振实验原理 谐振电路是由一个电容ｃ，一个电抗Ｌ以及一个电阻Ｒ 由于地理环境条件等因素的影响，ＧＩＳ（气体绝缘金属封闭开 组成的电路。所谓的谐振就是电路在一定特殊的条件下发生 关设备）在实际的电力系统中利用率越来越高。但是在ＧＩＳ的 的一种共振现象 图１介绍的就是变频式串联谐振试验的基 运输安装过程中很容易发生比较大的机械振动以及碰撞，这 本电路．相关公式如下： 容易导致ＧＩＳ设备中的元器件发生错位并且松动，造成ＧＩＳ 设备的损坏．浪费资源 在实际ＧＩＳ设备安装的过程当中，如 果在螺钉接１：７或者密封口处的操作技术不舍格的话，也是很 容易出现失误现象的，造成ＧＩＳ设备电极表面损伤，或者设备 安装不正规造成电极表面缺陷。另外空气中的尘埃以及各种 漂浮物也会为整个ＧｔＳ设备的安装带来非常大的难度。上面 我们所说的这一切潜在的安全隐患如果在ＧＩＳ设备安装之前 ｚ＝Ｒ＋ｊ∞Ｌ＋ ＝Ｒ叫（ｏｔＬ－２Ｃ） Ｒ＋ Ｘ ＝没有及时的发现并且解决的话，就很容易造成设备安装失败 并发生绝缘事故。在ＧＩＳ刚研发准备投入使用的阶段，由于安 装条件以及环境的恶劣，有数据表明，没有经过安装前检查的 ＧＩＳ设备在后期运行的过程中有很大一部分的设备都发生了 绝缘事故．．所以近年来，电网行业ＧＩＳ设备安装一直在遵循着 一穆 图１谐振电路示意图 广Ｃ ～ 二 可以令ｔｏｏ＝ｔｏ，Ｘ（ｔｏ（））＝∞ｏＬ～ －＿０。 Ｃ 【ｏｎＬＪ １ 这时候，整个电路的复合阻抗Ｚ（ｔｏ。）＝Ｒ是一个纯电阻，整 个业内的共识．那就是ＧＩＳ设备在投入运行之前一定要进 个电路的工作状态为谐振状态。从我们可以从中算出谐振电 １ 行相关的耐压试验 目前．一般多采用工频试验变压器以及相关装置的方式 来现场对ＧＩＳ设备进行交流耐压试验 相关的装置是根据现 场的电压等级来选择使用的，比如由于工频试验变压器结构 比较庞大．设备比较沉重，运输比较困难，所以一般都会使用 路的角频率：（１）０＝ ＿Ｉ。 １ 、／Ｉ Ｃ 谐振频率为： ＝２＇ｎ－ｘ／ＬＣ 。 从上面我们推导出的公式中可以看出，整个串联电路的 在１１０ｋＶ电压等级的耐压试验中。调感式串联谐振耐压试验 装备也是结构比较复杂，工作噪声大，设备沉重，不方面运输， 所以很少使用 与前两者相反的是．调频式串联谐振耐压试验 谐振频率主要是有电路中的电感值Ｉ ，电容值Ｃ来决定的，与 外部环境条件没有任何关系，所以我们也称谐振频率为这个 电路的固有频率。在电源的供电频率稳定不变时，我们可以改 变电路中的电感值Ｌ以及电容值Ｃ来调节电路固有频率（谐 振频率），使其和电源频率相一致，从而发生共振的现象 在实 际ＧＩＳ设备的耐压试验中，就是调节其频率使整个电路中的 感抗值等于客抗值，这样一来会使得整个电路达到共振状态， 装置却尺寸非常小，质量比较轻，品质因数也比较高，它拥有 固定的高压抗压器，它的频率在一定的范围内是可以自由控 制的 随着时代的发展和进步，电子技术会越来越发达，我们 想象在未来可以有更加轻便快捷的方式来进行ＧＩＳ设备耐压 试验 本文主要是来讨论变频式串联谐振在５００ｋＶ ＧＩＳ设备 参考文献 ［１１梁树国．论关于供热锅炉节能环保技术的探索ｌＪＪ．工业ｂ，２０１６（９）： ０００ｌＯ． 版，２０１６（１２）：００１７４． 【４】郦刚，叶剑娜．节能环保技术在供热锅炉的应用【Ｊ１．工程技术：全文 版，２０１７（１）：００２５０． ［２Ｊ徐树新．浅析城市供热锅炉选型及其节能环保技术Ｉ Ｊ１．中国标准化， ２０１６（２０）． 收稿日期：２０１７—７—２ ［３］陈琪．城市供热锅炉运行中的节能环保措施分析［ＪＩ．工程技术：文摘 ７０ ＬｏＷ ＣＡＲＢ０Ｎ Ｗ０ＲＬＤ ２０１７／７ 低碳技术 从而在被检测设备上获得足够高的电压值 安全隐患。 根据相关的电学原理，只有当节频率使整个电路中的感 抗值等于容抗值，串联回路中才会发生共振现象，相关条件公 式如下： ＝ ３变频式串联谐振装置在ＧＩＳ中的应用 下面我们将拿出一个５００ｋＶ的ＧＩＳ交流耐压试验来对整 个变频式谐振技术的应用进行说明。 一条５００ｋＶ超高压的输电线路．我们主要来对这个设备 ＝。 Ｑ ： 进行安装质量的检测以及进行绝缘交流耐压试验的检测。 试验内容：将电路器进行合闸．对ＧＩＳ设备进行交流耐压 试验．所使用的电压就是出厂时试验电压的８Ｏ％即５９２ｋＶ来 进行ｌｍｉｎ。 ｎ： Ｒ（１）Ｃ Ｒ 式中：Ｕｓ——电源电压： 试验设备：我国国产的ＴＰＣＸ一３２００／８００型号的变频式串 ０——品质因数； Ｕｃ——待测设备电压。 一般的情况下，使用比较低的电源电压Ｕｓ，便可以在串 联谐振回路中获得比较大的电压值，这就是串联谐振回路的 优点之一。 ２串联谐振耐压试验的特点 （１）由于整个试验采用了串联谐振电路的设计思想，可以 很大一部分的减小了试验所需要的电源质量。并且也减少了 整个试验设备的体积以及重量。串联谐振电路的设计主要应 用了试验电抗器的电抗以及被测设备的电容量。产生共振现 象之后才会输出高电压以及大强度电流。 （２）大大减小了整个试验设备的体积以及重量，由于串联 谐振电源中，省去了复杂笨重的功率调压设备和一些日常常 见的大功率变压器。并且在整个设计中只需要非常小的试验 电源容量。使得系统的体积和重量大大减小，一般要比常见的 试验装置整体体积要小大约３～５倍，提高了整体试验装置的 可移动性．更加利于现场试验．更加方便电网中的各项试验。 （３）有效的避免短路现象的出现，保障整个串联谐振电路 安全的运行 在实际的利用变频式串联谐振电路在５００ｋＶ ＧＩＳ 设备交流耐压试验中．在被测ＧＩＳ设备的绝缘弱点被强电流 击穿时，串联谐振电路可以瞬间脱谐，这时候电路中的电流值 会迅速的下降．直至降至实际试验时电路中运行电流的１／Ｑ 倍 如果采用的是并联谐振或者是其他方式的变压器来进行 ＧＩＳ设备耐压试验时．一旦ＧＩＳ设备的绝缘弱点被强电流击 穿．电路中的短路电流会迅速的上升至一个较大值，严重的情 况下会直接烧坏故障点。几种耐压试验设备相比较，串联谐振 在保护整个谐振电路中所起到的作用是最好的，它可以有效 且精准的找到绝缘弱点，在发生突发情况时可以第一之间内 限制电流的变化．可以保证不会出现非常严重损坏事故现场 发生。 （４）试验的真实性比较好。采用５００ｋＶ的交流电压作为耐 压试验的试验电源．可以重现我们设计之初的运行情况，其效 果和设计时的电压相差不大，可以很好地保证了整个ＧＩＳ设 备耐压试验运行结果的真实性．可靠性以及准确性。 （５）杜绝出现一切恢复过电压的情况。在实际试验操作ｑ－， 一旦发生绝缘弱点被击穿的情况，由于串联谐振电路失去的 平衡的谐振条件．高强度的电压会瞬间消失，随之而然的就是 电弧也会熄灭．并且整个恢复电压的过程也是非常的漫长的， 并且在电压恢复的过程中，回路中的电流非常容易断开。所以 说电压恢复的过程是一个极其麻烦并且非常耗时的一件事， 因此可以杜绝出现一切恢复过电压。 综上所述．整个变频式串联谐振在５００ｋＶ ＧＩＳ设备交流 耐压试验具有非常大的优点。它不仅可以有效且准确的找到 被测设备的绝缘弱点。还可以杜绝串联谐振回路中出现高强 度的短路电流造成对检测设备的损坏，极大的减少了试验的 联谐振试验装置．它的高压输出可达８００ｋＶ，４Ａ。 试验程序：①耐压试验试验电压值，所使用的电压就是出 厂时试验电压的８０％即５９２ｋＶ来进行ｌｍｉｎ。②对被检测的 ＧＩＳ设备进行相对地的交流耐压试验。⑧升压过程。在额定的 气体压力下进行整个试验．在１．１５倍额定电压下带动设备试 验５ｍｉｎ．将试验电压升到８０％之后稳定试验电压３ｍｉｎ．最终 上升到耐压电压后恒定ｌｍｉｎ。在整个的实验过程中如果没有出 现绝缘弱点被击穿的现象就证明设备的交流耐压试验通过。 ４试验危险点分析 在整个交流耐压试验过程中，由于整个电路中都是高强 度电压．这就要求工作人员在进行试验时必须正确佩戴安全 帽。由于需要保持设备绝缘表面的光滑度，整个试验应该在相 对清洁的环境下进行．并且工作人员需要穿戴防尘衣，防尘手 套等。在工作需要登高时，要注意保护自身以及设备安全。在 相应危险区域要明示群众请勿靠近。 ５结束语 变频式串联谐振交流耐压试验装置的优点很多，整体结 构简单．体积尺寸相对较小，重量较轻并且具有较高的品质因 数．它拥有固定的高压抗压器，它的频率在一定的范围内是可 以自由控制的 由于整个试验采用了串联谐振电路的设计思 想．可以很大一部分的减小了试验所需要的电源质量，并且也 节俭了整个试验设备的体积以及重量。随着时代的发展和进 步．电子技术会越来越发达，我们可以想象在未来有更加轻便 快捷的方式来进行ＧＩＳ设备耐压试验。 参考文献 『１１李建明，朱康．高压电气设备试验方法（２版）［Ｍ］．北京：中国电力出 版社．２００１． ［２］张仁像，陈昌渔，王昌长．高电压试验技术［Ｍ］．北京：清华大学出版 社．２００３． ［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． 『４］ｇｇ勤．变频式串联谐振在ＧＩＳ设备交流耐压试验中的应用［Ｍ］．丽 江：应用技术，２０１０． 收稿日期：２０１７—７—１ 作者简介：冉强（１９７３一），男，工程师，高级技师，大学本科，主 要从事电力系统高压试验工作。 ７１