邯峰电厂机组采用串谐方式进行交流耐压试验优劣谈

1、邯峰电厂1#机组采用串谐方式进行交流耐压试验优劣谈吕同江（华能邯峰发电厂）摘要：对GIS、发电机和变压器、交联电缆、高压断路器等电容量较大、试验电压高的被试品进行交流耐压试验，需要大容量的试验设备，可采用串联谐振试验装置，它能够以较小的电源容量对大电容和较高试验电压的被试品进行耐压试验。关键字：发电机；串联谐振1概述1.1试验设备技术参数我厂用于发电机进行交流耐压试验的设备，是由武汉市泛科变电检修设备制造有限公司生产的CHXB-250KVA/50KV串联谐振工频耐压试验装置。本套试验装置包括CHXB-250KVA/50KV可调电抗器、CQSB(JZ)35KVA/7KV/45KV/63KV激励变

2、压器和CHXB-谐振实验控制台一套三件。其主要参数如下表：可调电抗器激励变压器控制台额定容量250KVA额定容量35KVA额定容量35KVA额定频率50HZ额定输入电压400V额定输入电压380V额定电压50KV额定输入电流87.5A额定输入电流92A额定电流5A额定输出电压AC:7KV/45KV DC:63KV额定输出电压0450V可调间隙距离090mm额定输出电流5A/0.78A额定输出电流77.8A电感调整范围25H101H仪表电压100V互感器电流比100A/5A1.2被试设备技术参数我厂一期工程采用2台德国西门子生产的THDF115/67型汽轮发电机组，容量2×660MW，

3、定子绕组绝缘采用了较为先进的MICALASTIC绝缘系统。其主要参数如下：型号THDF115/67额定电流21.032KA额定功率765MVA功率因数0.90额定电压21.0±5%绝缘等级FU相C0.2Un329.54nFV相C0.2Un327.77nFW相C0.2Un331.94nF三相对地C0.2Un976.72nF2串联谐振的工作原理图一为串联谐振的等值电路。图中r、c为被试品的对地电容与对地等值电阻，L为谐振电抗器电感，R为谐振电抗器等值电阻。图二为串联谐振向量图。当电源的电压向量与电流向量相同时，回路就产生了谐振。根据向量图得出串联谐振回路产生谐振的条件为：=在谐振条件下电

4、源供给的电流、电压和容量为：电流：=电压：=为谐振电抗器本身的品质因数，一般回路的等值电阻： 回路总的品质因数：电源容量：即试验所需电源容量仅为试验容量的图1串联谐振等值回路图2串联谐振向量图3CHXB-250KVA/50KV工频耐试验装置的几项功能其功能框图如下：VGLXS1KZXS2TYSTGYXS3JLBXS4LUXABNC1C2CXLDRDIX A、B、N电源380V线电压及其中性点（N） GL双屏蔽型隔离变压器XS1电容型吸收器L可调谐振电抗器KZ控制台含全部操作、计量、显示、保护XS2、XS3低压压敏电阻、电容型阻容吸收器TY柱型接触式线性调压器ST谐振度显示及脱谐度闭锁保护器GY

5、高压直接取样电子式高灵敏过压保护器JLB单屏蔽型谐振激励变压器XS4MOA削幅吸收器C1、C2电容型分压器CX被试品电容量LD、RD被试品接地阻抗UX、IX试品上的试验电压、电流3.1全谐振度指示及脱谐闭锁功能上图中，全谐振下调节激励电压，使IX在试品CX上的压降为试验电压UX=IXXCX。但在试验中，电抗器L未调节至全谐振L0的位置，例如调在L1或L2的位置，就提高激磁电压，由于谐振特性在临近谐振区时曲线特性陡，再调节L，当L接近L2时，会出现电流突然陡升超过IX值，在被试品上出现过压危害。未全谐振下激励电压设值不当，万一系统故障，较大的频偏也可能将电路推入全谐振而造成同样的超压危害。而本系

6、列装置安装的全谐振度指示仪及所具有的脱谐度闭锁功能可避免发生上述现象。谐振度指示仪可直接显示回路的谐振状态，使操作者随时可调节回路至全谐振状态，这样即不会发生上述误操作或系统故障发生频偏而导致的过压情况。脱谐度保护设定。脱谐度ST=(COS(±)±1)脱谐度ST>0=0<0主回路属性感性全谐振阻性容性调节电抗器L减小/增加脱谐度保护规定：当脱谐度超出ST时，ST即闭锁升压操作。对Q值高的变电设备，一般选ST为±(2%5%),对Q值较低的发电设备，一般选ST为±(3%8%)。3.2超压保护串联谐振回路无法从激励变压器低压侧取样实施过压保护，更不

7、能按常规的铜间隙实施可靠、准确的过压保护。本装置从高压分压器直接取样，通过阻抗匹配和高灵敏电子式电压继电器，可以顺利地实现(1.051.1)UX的准确保护，可以自校，设定方便，特别适用于发电机耐压试验的保护。3.3反击过电压和传递过电压保护被试品CX在耐压过程中击穿或闪络时，杂散分布电容上电荷的瞬时释放，通过被试品接地阻抗LD、RD产生的U0=iRD-LDdi/dt较大的幅值，将使被试品现场电位相应升高，但试验电源却被钳在电源变压器中性点（当地的地电位），较大的UD即时加到了现场的地面与试验设备电源初级回路之间，而对操作人员和试验设备造成反击，严重时有可能伤人和损坏试验设备。CX击穿或闪络的同

8、时，电抗器L上的磁场能量瞬间将加至激磁变高压侧，向其初级及控制回路和电源馈送，其高压峰值还将通过激磁变压器初次级绕组间存在的级间电容，传递向初级的全部低压回路，形成反击过电压和传递过电压，对低压侧、控制回路和人身造成伤害。4串联谐振与并联谐振、谐振变压器方式的比较4.1短路电流比较大型发电机最忌讳定子绝缘击穿时烧坏铁芯。耐压过程中，当发电机定子槽内绝缘点被击穿时，串谐方式将立即脱谐，击穿处的短路电流瞬时下降为试验电流的1/10左右，而并谐方式的谐振装置在击穿处的短路电流将上升至试验设备额定电流的10倍以上。例如：设发电机UN=15.75KV CX0=1.5F出厂试验电压US=2UN+3=34.

9、5KV试验设备容量PSN=600KVA，USN=35KV，ISN=17.2A。如果在出厂试验电压（34.5KV）下发生击穿，取用不同谐振方式的击穿的短路电流分别为：串联谐振方式IK=US/QXL=34.5/(10*2.12)=1.62AUS：试验电压Q：发电机定子耐压试验的品质因数XL：耐压中全谐时，可变电抗器的感抗值（全谐振时XL=XC=1/(2fCX0)）并联谐振和谐振变压器方式IK*US/USN/ZK*=34.5/35/10%*ISN=169.5A上述串谐方式的击穿短路电流是另两种（并谐）方式的1/100左右。发电机定子线棒击穿更换线棒一般比较容易，而一旦铁芯严重烧伤，将给现场修复带来极

10、大困难。对串谐方式，设备的过流保护勿需保护被试品的击穿，而是保护激励电源系统不受意外短路损害。4.2波形比较串联波形的正弦度几乎取决于全谐振的程度。因为，它本身就是电流的谐波滤过器，所以其输出波形畸变率小于1.5%。而其它两种形式，受高压电源强制加入的谐波的影响，并将电源和调压器供给的谐波引入，甚至放大。5使用CHXB-250KVA/50KV串谐试验装置对我厂1#机组进行交流耐压结果试验日期：试验设备：CHXB-250KVA/50KV串联谐振工频耐压试验装置（一套）、ZC-37 型水内发电机绝缘专用摇表试验温湿度：温度26.5 湿度76%试验项目及结果：5.1绝缘电阻测量汇水管对地：励侧3.8

11、M 汽侧311K绕组对地：A: >1000M(15") （60"）B: >1000M(15") （60"）C: >1000M(15") （60"）5.2交流耐压试验相别汇水管对地电流（mA）电抗器输入电压（V ）电抗器输出电压（KV）电抗器输入电流（A）一次电流（A）A013003473372564B0130034613763C01300344337564 注：球隙电压38.6KV 谐振间隙50.6mm 6具体操作中存在的问题6.1升压中的误操作由于串谐方式是在全谐或几乎全谐（配有脱谐闭锁装置）的状态下进行升压操作的

12、。当电压升至设备试验电压90%到95%左右时，应稍微脱一点谐，以减小升压幅度，小心地将电压升直试验电压。由于是在近乎全谐的情况下进行升压，这时非常容易产生误操作而使电压陡然增高，使被试品承受过电压或因过电压而使过压保护动作，致使试验功亏一馈。这种误操作产生的原因是这样的：操作台的面板上对电抗器的操作安钮有增间隙和减间隙两个，而调谐也有两种方式切入全谐从容性切入全谐和从感性切入全谐。在升压操作人员本已高度紧张的情况下，在做出这样“绕口令”似的判断是比较困难的。实事也正证明了这一点。6.2升压过程中的超时问题采用谐方式进行交流耐压试验与以往采用普通方式进行交流耐试验在升压时间控制方面有所不同。串谐方式是在全谐或近乎全谐的情况下进行升压的，电压很陡，升压速度也很快。但当电压升至试验电压的90%到95%时，还需小心翼翼地再次升压、调谐。在此存在一个在近乎全试验电压下，正常耐压试验以外的，超时积累问题。