馬 青，徐建平，趙李江

（1.浙江省火電建設(shè)公司，杭州 310016；2.浙江省電力公司，杭州 310007）

火電廠廠房內(nèi)的中壓電氣設(shè)備主要包括6 kV等級的交流感應(yīng)電動機(jī)、真空斷路器、電流互感器、電壓互感器、干式變壓器、電力電纜、母線等；20～35 kV等級的斷路器、電流互感器、電壓互感器、絕緣子、油浸式變壓器、干式變壓器和封閉母線等。這些設(shè)備不但電壓等級不一，容量也各不相同。根據(jù)電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)，這些中壓設(shè)備都應(yīng)進(jìn)行工頻交流耐壓試驗。如果只用試驗變壓器，需要多臺且很大的容量才能滿足要求。

為減少試驗設(shè)備，提高工作效率，提出了工頻不完全諧振的試驗方法，即利用并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振的原理，提高試驗電壓，減少試驗電流。

1 幾種工頻不完全諧振

1.1 工頻并聯(lián)補(bǔ)償

工頻并聯(lián)補(bǔ)償是在試驗變壓器的額定電壓能滿足試驗電壓的要求，但電流達(dá)不到被試品所需試驗電流的情況下，采用并聯(lián)諧振對電流加以補(bǔ)償，解決容量不足的問題，原理接線如圖1所示。

圖1 工頻并聯(lián)補(bǔ)償原理圖

由于現(xiàn)場設(shè)備試驗電壓各不相同，如果用這種方法進(jìn)行現(xiàn)場試驗，需要配置5～6臺不同容量和不同電壓等級的變壓器，以滿足現(xiàn)場的要求，并且每臺變壓器基本只能對一類或者兩類現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行交流耐壓試驗。

1.2 工頻串聯(lián)補(bǔ)償

串聯(lián)補(bǔ)償主要用于試驗變壓器的額定電壓不能滿足所需試驗電壓，但電流容量能滿足被試品試驗電流的情況下，試驗接線如圖2所示。

圖2 工頻串聯(lián)補(bǔ)償原理圖

被試品CX上的電壓取決于試驗回路中電流的大小，其值可高于試驗變壓器輸出電壓許多倍。但試驗電流受到試驗變壓器一次額定電流范圍的限制，對于現(xiàn)場電容量很小或很大的設(shè)備，很難通過這種方法進(jìn)行交流耐壓試驗。

1.3 工頻串并聯(lián)補(bǔ)償

串并聯(lián)混合補(bǔ)償是在試驗變壓器的額定電壓和額定電流都不能滿足試驗要求時，同時運(yùn)用串、并聯(lián)諧振線路，通稱串并聯(lián)補(bǔ)償法，其原理如圖3所示。

圖3 串并聯(lián)混合補(bǔ)償原理圖

使L2對CX欠補(bǔ)償，即并聯(lián)后仍呈容性負(fù)荷，再與L1形成串聯(lián)諧振，這樣能同時滿足試驗電壓和電流的要求。對不同試驗電壓或者不同容量的被試品，常采用圖3接線。雖然被試電氣設(shè)備的電壓和電容量各不相同，但只要合理配置電抗器和電容器以及試驗變壓器，采用這種試驗方式就可以完成所有電氣設(shè)備的交流耐壓試驗。

2 實(shí)際應(yīng)用和分析

2.1 電氣設(shè)備的試驗參數(shù)

以100 MW的火電機(jī)組為例，將中壓電氣設(shè)備的試驗參數(shù)列入表1。

表1 被試驗中壓電氣設(shè)備試驗參數(shù)

根據(jù)表1并結(jié)合以往的試驗方法，通常需要配置5臺不同類型的試驗變壓器和若干電抗器（6個左右），由于工頻并聯(lián)補(bǔ)償時變壓器利用效率較低，而工頻串并聯(lián)補(bǔ)償靈活高效，所以提出用兩臺試驗變壓器加若干電抗器和一個電容器串并聯(lián)混合補(bǔ)償，完成全廠的工頻交流耐壓試驗。

對于表1中的低試驗電壓設(shè)備和小容量低試驗電壓設(shè)備，只需要進(jìn)行簡單的交流耐壓試驗。

2.2 大容量低試驗電壓設(shè)備

大容量低試驗電壓設(shè)備主要是指6 kV電力電纜和較長母線。以6 kV電力電纜交流耐壓試驗作為實(shí)例結(jié)合工頻串并聯(lián)補(bǔ)償法進(jìn)行分析。

根據(jù)交聯(lián)聚乙烯電纜每千米的電容量和發(fā)電廠實(shí)際電纜長度計算，電纜電容量一般在0.42 μF以下，即一般電容電流小于2.0 A。根據(jù)圖3的串并聯(lián)補(bǔ)償原理圖，并結(jié)合6 kV電動機(jī)交流耐壓試驗和其他低壓電氣設(shè)備的交流耐壓試驗要求，選擇1臺10 kV，600 mA的變壓器作為試驗變壓器。根據(jù)試驗變壓器容量并考慮余量，選擇在試驗電壓為15 kV時補(bǔ)償0.5 A左右的電抗器，經(jīng)計算可以得出電抗器電感量大約為95 H。由于一般設(shè)備電容電流小于2.0 A，故需要3個95 H電抗器用于并聯(lián)補(bǔ)償。為了方便電抗器的配備和通用性原則，提出再增加1～3個95H電抗器用于串聯(lián)諧振。

表2是部分電纜的計算和實(shí)際試驗數(shù)據(jù)，其中電抗器3個（95 H，27 kV），變壓器1臺10 kV，6 kVA，基本完成了15 kV的試驗電壓，電容電流在1.5 A以下的電力電纜交流耐壓試驗工作。

表2 部分電力電纜交流耐壓計算和實(shí)測參數(shù)

與并聯(lián)補(bǔ)償相比，增加了前期準(zhǔn)備工作（對現(xiàn)場設(shè)備電容值的測量），提高了技術(shù)難度，但減少了1臺試驗變壓器，提高了設(shè)備有效利用率和工作效率。

2.3 小容量高試驗電壓設(shè)備

小容量高試驗電壓設(shè)備主要有高壓開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、絕緣子、干式變壓器等。由于這些設(shè)備基本無對地電容（或者很小），如果需要利用串聯(lián)諧振，只要增加1個電容器就能滿足需求。利用100 kV試驗電壓，可以得出需要的電容器電容值大于18 nF，而由于變壓器最大電流為600 mA，因此又要求電容器電容值要小于19 nF。因此選取18 nF，100 kV的補(bǔ)償電容器。

2.4 大容量高試驗電壓設(shè)備

大容量高試驗電壓設(shè)備主要是高壓廠用變壓器和封閉母線。以某臺100 MW機(jī)組高壓廠變?yōu)槔焊邏簭S變高壓側(cè)電容值17.98 nF，試驗電壓68 kV，電容電流0.384 A。如果利用串聯(lián)諧振，只需6個95 H的電抗器加上1臺10 kV、6 kVA的試驗變壓器即可完成試驗。電廠封閉母線長度差異不大，一般在額定試驗電壓時電容電流不大于0.2 A，因此可用18 nF、100 kV的電容器增大電容值，完成試驗。

2.5 試驗中應(yīng)注意的問題

工頻不完全諧振 （工頻并聯(lián)補(bǔ)償、工頻串聯(lián)補(bǔ)償、工頻串并聯(lián)補(bǔ)償）在現(xiàn)場應(yīng)用中，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）試驗電壓必須直接在被試品兩端測量。（2）電抗器應(yīng)滿足電流和絕緣強(qiáng)度的要求。

（3）并聯(lián)補(bǔ)償要求過流速斷保護(hù)可靠動作。

（4）串并聯(lián)補(bǔ)償除了電流保護(hù)和電壓保護(hù)外，還必須保持回路中并聯(lián)補(bǔ)償后的容性狀態(tài)，以保證串聯(lián)補(bǔ)償?shù)男Ч?/p>

（5）本文中補(bǔ)償用電抗器直流電阻為750 Ω左右，而電感量為95 H，在工頻狀態(tài)下阻抗遠(yuǎn)大于直流電阻，所以忽略不計，實(shí)際中如果參數(shù)有變化必須要重新考慮。

3 結(jié)論

工頻不完全諧振已普遍應(yīng)用于電力設(shè)備交流耐壓試驗，但以往主要是用工頻并聯(lián)補(bǔ)償，無法同時滿足試驗電流和電壓的要求，需要多個試驗變壓器和電抗器組合，不僅浪費(fèi)較大，而且設(shè)備利用和工作效率低下。如果能靈活運(yùn)用工頻不完全諧振，不但可以減少試驗變壓器數(shù)量，也可以利用其靈活性有效增加設(shè)備利用率，減少設(shè)備的現(xiàn)場搬運(yùn)工作量，提高工作效率。

[1]GB 50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[2]四川電力試驗研究所.高壓電氣設(shè)備試驗方法[M].北京：中國電力電力出版社，2001.