邯峰電廠機(jī)組采用串諧方式進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)優(yōu)劣談

1、邯峰電廠1#機(jī)組采用串諧方式進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)優(yōu)劣談呂同江（華能邯峰發(fā)電廠）摘要：對(duì)GIS、發(fā)電機(jī)和變壓器、交聯(lián)電纜、高壓斷路器等電容量較大、試驗(yàn)電壓高的被試品進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)，需要大容量的試驗(yàn)設(shè)備，可采用串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置，它能夠以較小的電源容量對(duì)大電容和較高試驗(yàn)電壓的被試品進(jìn)行耐壓試驗(yàn)。關(guān)鍵字：發(fā)電機(jī)；串聯(lián)諧振1概述1.1試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)參數(shù)我廠用于發(fā)電機(jī)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)的設(shè)備，是由武漢市泛科變電檢修設(shè)備制造有限公司生產(chǎn)的CHXB-250KVA/50KV串聯(lián)諧振工頻耐壓試驗(yàn)裝置。本套試驗(yàn)裝置包括CHXB-250KVA/50KV可調(diào)電抗器、CQSB(JZ)35KVA/7KV/45KV/63KV激勵(lì)變

2、壓器和CHXB-諧振實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)一套三件。其主要參數(shù)如下表：可調(diào)電抗器激勵(lì)變壓器控制臺(tái)額定容量250KVA額定容量35KVA額定容量35KVA額定頻率50HZ額定輸入電壓400V額定輸入電壓380V額定電壓50KV額定輸入電流87.5A額定輸入電流92A額定電流5A額定輸出電壓AC:7KV/45KV DC:63KV額定輸出電壓0450V可調(diào)間隙距離090mm額定輸出電流5A/0.78A額定輸出電流77.8A電感調(diào)整范圍25H101H儀表電壓100V互感器電流比100A/5A1.2被試設(shè)備技術(shù)參數(shù)我廠一期工程采用2臺(tái)德國(guó)西門(mén)子生產(chǎn)的THDF115/67型汽輪發(fā)電機(jī)組，容量2×660MW，

3、定子繞組絕緣采用了較為先進(jìn)的MICALASTIC絕緣系統(tǒng)。其主要參數(shù)如下：型號(hào)THDF115/67額定電流21.032KA額定功率765MVA功率因數(shù)0.90額定電壓21.0±5%絕緣等級(jí)FU相C0.2Un329.54nFV相C0.2Un327.77nFW相C0.2Un331.94nF三相對(duì)地C0.2Un976.72nF2串聯(lián)諧振的工作原理圖一為串聯(lián)諧振的等值電路。圖中r、c為被試品的對(duì)地電容與對(duì)地等值電阻，L為諧振電抗器電感，R為諧振電抗器等值電阻。圖二為串聯(lián)諧振向量圖。當(dāng)電源的電壓向量與電流向量相同時(shí)，回路就產(chǎn)生了諧振。根據(jù)向量圖得出串聯(lián)諧振回路產(chǎn)生諧振的條件為：=在諧振條件下電

4、源供給的電流、電壓和容量為：電流：=電壓：=為諧振電抗器本身的品質(zhì)因數(shù)，一般回路的等值電阻： 回路總的品質(zhì)因數(shù)：電源容量：即試驗(yàn)所需電源容量?jī)H為試驗(yàn)容量的圖1串聯(lián)諧振等值回路圖2串聯(lián)諧振向量圖3CHXB-250KVA/50KV工頻耐試驗(yàn)裝置的幾項(xiàng)功能其功能框圖如下：VGLXS1KZXS2TYSTGYXS3JLBXS4LUXABNC1C2CXLDRDIX A、B、N電源380V線電壓及其中性點(diǎn)（N） GL雙屏蔽型隔離變壓器XS1電容型吸收器L可調(diào)諧振電抗器KZ控制臺(tái)含全部操作、計(jì)量、顯示、保護(hù)XS2、XS3低壓壓敏電阻、電容型阻容吸收器TY柱型接觸式線性調(diào)壓器ST諧振度顯示及脫諧度閉鎖保護(hù)器GY

5、高壓直接取樣電子式高靈敏過(guò)壓保護(hù)器JLB單屏蔽型諧振激勵(lì)變壓器XS4MOA削幅吸收器C1、C2電容型分壓器CX被試品電容量LD、RD被試品接地阻抗UX、IX試品上的試驗(yàn)電壓、電流3.1全諧振度指示及脫諧閉鎖功能上圖中，全諧振下調(diào)節(jié)激勵(lì)電壓，使IX在試品CX上的壓降為試驗(yàn)電壓UX=IXXCX。但在試驗(yàn)中，電抗器L未調(diào)節(jié)至全諧振L0的位置，例如調(diào)在L1或L2的位置，就提高激磁電壓，由于諧振特性在臨近諧振區(qū)時(shí)曲線特性陡，再調(diào)節(jié)L，當(dāng)L接近L2時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電流突然陡升超過(guò)IX值，在被試品上出現(xiàn)過(guò)壓危害。未全諧振下激勵(lì)電壓設(shè)值不當(dāng)，萬(wàn)一系統(tǒng)故障，較大的頻偏也可能將電路推入全諧振而造成同樣的超壓危害。而本系

6、列裝置安裝的全諧振度指示儀及所具有的脫諧度閉鎖功能可避免發(fā)生上述現(xiàn)象。諧振度指示儀可直接顯示回路的諧振狀態(tài)，使操作者隨時(shí)可調(diào)節(jié)回路至全諧振狀態(tài)，這樣即不會(huì)發(fā)生上述誤操作或系統(tǒng)故障發(fā)生頻偏而導(dǎo)致的過(guò)壓情況。脫諧度保護(hù)設(shè)定。脫諧度ST=(COS(±)±1)脫諧度ST>0=0<0主回路屬性感性全諧振阻性容性調(diào)節(jié)電抗器L減小/增加脫諧度保護(hù)規(guī)定：當(dāng)脫諧度超出ST時(shí)，ST即閉鎖升壓操作。對(duì)Q值高的變電設(shè)備，一般選ST為±(2%5%),對(duì)Q值較低的發(fā)電設(shè)備，一般選ST為±(3%8%)。3.2超壓保護(hù)串聯(lián)諧振回路無(wú)法從激勵(lì)變壓器低壓側(cè)取樣實(shí)施過(guò)壓保護(hù)，更不

7、能按常規(guī)的銅間隙實(shí)施可靠、準(zhǔn)確的過(guò)壓保護(hù)。本裝置從高壓分壓器直接取樣，通過(guò)阻抗匹配和高靈敏電子式電壓繼電器，可以順利地實(shí)現(xiàn)(1.051.1)UX的準(zhǔn)確保護(hù)，可以自校，設(shè)定方便，特別適用于發(fā)電機(jī)耐壓試驗(yàn)的保護(hù)。3.3反擊過(guò)電壓和傳遞過(guò)電壓保護(hù)被試品CX在耐壓過(guò)程中擊穿或閃絡(luò)時(shí)，雜散分布電容上電荷的瞬時(shí)釋放，通過(guò)被試品接地阻抗LD、RD產(chǎn)生的U0=iRD-LDdi/dt較大的幅值，將使被試品現(xiàn)場(chǎng)電位相應(yīng)升高，但試驗(yàn)電源卻被鉗在電源變壓器中性點(diǎn)（當(dāng)?shù)氐牡仉娢唬?，較大的UD即時(shí)加到了現(xiàn)場(chǎng)的地面與試驗(yàn)設(shè)備電源初級(jí)回路之間，而對(duì)操作人員和試驗(yàn)設(shè)備造成反擊，嚴(yán)重時(shí)有可能傷人和損壞試驗(yàn)設(shè)備。CX擊穿或閃絡(luò)的同

8、時(shí)，電抗器L上的磁場(chǎng)能量瞬間將加至激磁變高壓側(cè)，向其初級(jí)及控制回路和電源饋送，其高壓峰值還將通過(guò)激磁變壓器初次級(jí)繞組間存在的級(jí)間電容，傳遞向初級(jí)的全部低壓回路，形成反擊過(guò)電壓和傳遞過(guò)電壓，對(duì)低壓側(cè)、控制回路和人身造成傷害。4串聯(lián)諧振與并聯(lián)諧振、諧振變壓器方式的比較4.1短路電流比較大型發(fā)電機(jī)最忌諱定子絕緣擊穿時(shí)燒壞鐵芯。耐壓過(guò)程中，當(dāng)發(fā)電機(jī)定子槽內(nèi)絕緣點(diǎn)被擊穿時(shí)，串諧方式將立即脫諧，擊穿處的短路電流瞬時(shí)下降為試驗(yàn)電流的1/10左右，而并諧方式的諧振裝置在擊穿處的短路電流將上升至試驗(yàn)設(shè)備額定電流的10倍以上。例如：設(shè)發(fā)電機(jī)UN=15.75KV CX0=1.5F出廠試驗(yàn)電壓US=2UN+3=34.

9、5KV試驗(yàn)設(shè)備容量PSN=600KVA，USN=35KV，ISN=17.2A。如果在出廠試驗(yàn)電壓（34.5KV）下發(fā)生擊穿，取用不同諧振方式的擊穿的短路電流分別為：串聯(lián)諧振方式IK=US/QXL=34.5/(10*2.12)=1.62AUS：試驗(yàn)電壓Q：發(fā)電機(jī)定子耐壓試驗(yàn)的品質(zhì)因數(shù)XL：耐壓中全諧時(shí)，可變電抗器的感抗值（全諧振時(shí)XL=XC=1/(2fCX0)）并聯(lián)諧振和諧振變壓器方式IK*US/USN/ZK*=34.5/35/10%*ISN=169.5A上述串諧方式的擊穿短路電流是另兩種（并諧）方式的1/100左右。發(fā)電機(jī)定子線棒擊穿更換線棒一般比較容易，而一旦鐵芯嚴(yán)重?zé)齻?，將給現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)帶來(lái)極

10、大困難。對(duì)串諧方式，設(shè)備的過(guò)流保護(hù)勿需保護(hù)被試品的擊穿，而是保護(hù)激勵(lì)電源系統(tǒng)不受意外短路損害。4.2波形比較串聯(lián)波形的正弦度幾乎取決于全諧振的程度。因?yàn)椋旧砭褪请娏鞯闹C波濾過(guò)器，所以其輸出波形畸變率小于1.5%。而其它兩種形式，受高壓電源強(qiáng)制加入的諧波的影響，并將電源和調(diào)壓器供給的諧波引入，甚至放大。5使用CHXB-250KVA/50KV串諧試驗(yàn)裝置對(duì)我廠1#機(jī)組進(jìn)行交流耐壓結(jié)果試驗(yàn)日期：試驗(yàn)設(shè)備：CHXB-250KVA/50KV串聯(lián)諧振工頻耐壓試驗(yàn)裝置（一套）、ZC-37 型水內(nèi)發(fā)電機(jī)絕緣專用搖表試驗(yàn)溫濕度：溫度26.5 濕度76%試驗(yàn)項(xiàng)目及結(jié)果：5.1絕緣電阻測(cè)量匯水管對(duì)地：勵(lì)側(cè)3.8

11、M 汽側(cè)311K繞組對(duì)地：A: >1000M(15") （60"）B: >1000M(15") （60"）C: >1000M(15") （60"）5.2交流耐壓試驗(yàn)相別匯水管對(duì)地電流（mA）電抗器輸入電壓（V ）電抗器輸出電壓（KV）電抗器輸入電流（A）一次電流（A）A013003473372564B0130034613763C01300344337564 注：球隙電壓38.6KV 諧振間隙50.6mm 6具體操作中存在的問(wèn)題6.1升壓中的誤操作由于串諧方式是在全諧或幾乎全諧（配有脫諧閉鎖裝置）的狀態(tài)下進(jìn)行升壓操作的

12、。當(dāng)電壓升至設(shè)備試驗(yàn)電壓90%到95%左右時(shí)，應(yīng)稍微脫一點(diǎn)諧，以減小升壓幅度，小心地將電壓升直試驗(yàn)電壓。由于是在近乎全諧的情況下進(jìn)行升壓，這時(shí)非常容易產(chǎn)生誤操作而使電壓陡然增高，使被試品承受過(guò)電壓或因過(guò)電壓而使過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作，致使試驗(yàn)功虧一饋。這種誤操作產(chǎn)生的原因是這樣的：操作臺(tái)的面板上對(duì)電抗器的操作安鈕有增間隙和減間隙兩個(gè)，而調(diào)諧也有兩種方式切入全諧從容性切入全諧和從感性切入全諧。在升壓操作人員本已高度緊張的情況下，在做出這樣“繞口令”似的判斷是比較困難的。實(shí)事也正證明了這一點(diǎn)。6.2升壓過(guò)程中的超時(shí)問(wèn)題采用諧方式進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)與以往采用普通方式進(jìn)行交流耐試驗(yàn)在升壓時(shí)間控制方面有所不同。串諧方式是在全諧或近乎全諧的情況下進(jìn)行升壓的，電壓很陡，升壓速度也很快。但當(dāng)電壓升至試驗(yàn)電壓的90%到95%時(shí)，還需小心翼翼地再次升壓、調(diào)諧。在此存在一個(gè)在近乎全試驗(yàn)電壓下，正常耐壓試驗(yàn)以外的，超時(shí)積累問(wèn)題。