（超高压输电公司检修试验中心云南昆明650000）
摘要：在±500kV溪洛渡直流输电工程牛寨换流站GIS和GIL的交流耐压交接试验中，发现在用引线通过变频串联谐振方式耐压装置与GIS和GIL连接中，将多余引线缠绕于高压电抗器高压输出端，变频串联谐振方式耐压装置电压无法正常输出。分析原因后，将缠绕引线拆除，改为直接连接变频串联谐振方式耐压装置可正常输出电压。本文重在通过分析引线缠绕对变频串联谐振方式耐压装置电压输出的影响，为现场试验人员提供参考。
关键词：串联谐振；高压电抗器；交流耐压；GIS、GIL；原因分析
0引言
对新建GIS、GIL安装后开展交流耐压试验是电气一次设备交接验收试验中重要的试验项目，可以通过交流耐压试验检查电力设备的绝缘强度，从而发现设备在设计、制造、运输和安装中是否存在损坏和缺陷，为电力设备能够长期安全稳定的运行奠定基础。[1]目前，现场常用的交流耐压试验装置为变频串联谐振方式耐压装置和工频串联谐振方式耐压装置。而串联谐振方式耐压装置因体积小、运输方便、输出电压高及便于现场试验使用而受到现场试验人员的青睐。[2]
1试验过程简介
在对±500kV溪洛渡直流工程牛寨换流站GIS和GIL进行交流耐压试验时，试验人员采用变频串联谐振方式耐压装置进行试验，试验电压为592kV。[3]在从GIS出线套管引线至变频串联谐振装置高压电抗器高压输出侧时，发现引线过长，试验人员将多余引线直接缠绕在高压电抗器均压环电压输出柱头上，随后将引线与高压分压器并联。经现场试验人员检查接线无误后，开始启动变频电源升压，但当高压分压器测量电压为380kV左右时，继续升压时电压读数不再上升，变频电源输入电流在300A左右，输出电流约270A。20s左右听到串联谐振方式耐压装置有放电声，变频电源跳闸。经分析该故障的原因，拆除捆绑于电抗器顶端的多余引线后，重新升压，试验装置正常。
2.原因分析和判定
2.1变频串联谐振方式耐压装置容量核算
通过变频串联谐振方式耐压装置参数与GIS和GIL的参数核算变频串联谐振方式耐压装置容量的余度是否足够。
（1）试验用变频电源为YDK-450kW型高压变频电源装置，频率可调范围：20～300Hz；试验采用3台电抗器串联后再对GIS进行串联补偿，每台电抗器额定电压200kV，额定电感100H，因此总补偿电感为300H，即L=300H。若要在可调频率范围内发生谐振，按照全补偿的原则，将L、f值代人公式：
大于设备额定电流10A。
当I=10A时，计算可得试验电容量最大为85.6nF，此时谐振频率为31.42Hz。
经询问厂家得知所有七串单相GIS及换流变进线GIL对地电容量之和为84nF，满足试验最大电容量的要求，但余度较小。
2.2引线电阻影响
现场采用的引线为4mm²的铜芯双绞线，由铜的电阻率为ρ=0.0172Ω•mm²/m（20℃），由现场估测引线长度大约为120m，故引线电阻r由公式：
r=ρl/s
式中：r——导线电阻值（Ω)
ρ——导线电阻率（Ω•mm²/m)
l——导线长度（m)
s-导线截面积（mm²)
可得r=0.258Ω。当电路达到谐振点且电路电流为设备最大电流10A时，电路中的总电阻R=U试/I=70kV/10A=7000Ω。
由于引线电阻r<<R，故多余引线的电阻对该电路系统来说可以忽略不计，因此引线电阻对谐振电路基本没有影响。
2.3缠绕引线电感量影响
在进行交流耐压试验中，将多余引线缠绕在电抗器高压输出柱头上相当于在原有的电抗器绕组中又引入了新的绕组，增加了电感值△L。由于串联谐振电路在低电压时通过调频以使串联谐振电路达到谐振点，虽然缠绕引线在电抗器高压输出侧产生了一定的电抗，但△L<<L=300H；
故对缠绕引线引起的电感值变化可以忽略不计，因此该电感值也将对谐振电路无法产生任何影响。
2.4缠绕引线产生的互感电动势的影响
在谐振电路中通过交流电流时，高压电抗器会在其空心绕组中间竖直方向产生磁场。[4]
因多余引线缠绕在高压电抗器均压环高压输出柱头处，此缠绕的引线正好处于高压电抗器自感磁场中，并有磁感线通过该引线缠绕绕组。当高压电抗器中的电流不断增加时，高压电抗器的自感磁场也逐渐增强，并有更多的磁感线通过引线缠绕绕组。由于变化的磁场产生电场，高压电抗器绕组的自感磁场将使引线缠绕绕组中产生感应电流和感应电动势。[5]
当引线缠绕绕组缠绕方向和高压电抗器的线圈缠绕方向相同时，自感电流将于高压电抗器输出电流方向相同，并与高压电抗器输出电流叠加提高输出电流，否则将相反于高压电抗器输出电流，并减弱高压电抗器输出的电流。
但是，当电路升压时，高压电抗器中流过的电流会不断增加，由楞次定理可知：感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。因此在高压电抗器电流急剧增加时，处于高压电抗器自感磁场中的缠绕引线绕组中必将产生反抗高压电抗器电流增加的反向感应电流。高压电抗器中电流变化越快，缠绕引线绕组中感应电流越大。
所以在电路升压的过程中缠绕绕组中产生了过高的反向感应电流，阻止高压电抗器中电流和电压的抬升，并在之后反向感应电流形成过电压反击试验设备从而造成设备对地放电，和引起变频电源保护启动而跳闸。在试验结束拆设备接地线时发现设备接地线夹已与接地板熔接在一起，说明引线缠绕绕组确实产生了过高的反向电流和电压。
3.结论
在进行串联谐振方式交流耐压试验前，试验人员应该注意接线的正确性和可靠性，不能将与电抗器相连的多余引线缠绕在电抗器高压输出柱头，或者低压输入柱头上。否则将会因高压电抗器自感磁场的作用在缠绕引线绕组中产生的反向感应大电流和感应电势反击试验装置，从而造成设备跳闸和人员安全隐患，甚至会击穿试验设备，增加现场试验中的风险。
参考文献：
[1]G.Schoeffner，T.Neumann.气体绝缘管道输电线和气体绝缘组合电器在电厂中的应用[J].电力建设.2004，25（6)：4-7.
[2]金李鸣．500kVGIS现场交流耐压试验和放电故障分析[J]．浙江电力，2006，2．53～57.