试论配网设备振荡型冲击电压的试验技术

  试论配网设备振荡型冲击电压的试验技术

李姜男

国网内江市区供电中心

【摘要】：作为当前常见的配网设备试验技术，振荡雷电冲击电压本身具有调波效果好且效率高，十分适合现场使用的优点。如今我国的配网设备的种类多且数量庞大，其运行效果无法保障，为了确保配网设备的运行稳定性，建议通过雷电冲击电压试验来提升设备运行的可靠性。本文针对不同类型的配网设备结构特点和实际配电情况和需求进行研究，相关技术分析如下所述。

【关键词】：配网设备；振荡型冲击电压；试验；技术

配电网是我国电力输送的最后一环，其整体的安全运行效果和用户的配电质量等和实际的生产情况信息相关。整体来看，配电系统的实际构成系统复杂，且还包括了开关柜、架空线路和断路器等装置，这些构成内容多且分布层广泛。如今很多的配网设备在实际的出厂前都需要进行工频耐压和局部放电等常规性试验工作，这类问题无法将安全隐患问题注意排除。在实际的试验中也存在设备可以通过常规耐压合并局部放电进行试验，但是整体无法通过雷电冲击耐压试验予以实施。而雷电和配网系统的结构复杂，整体无法及时面对强电流问题，这也是导致配电网故障的重要原因。雷电冲击耐压试验可以模拟雷电过电压时候的状态，而且本身电压陡度高幅值大，绝缘性能远高于常规耐压试验结果。

1.分析振荡型雷电冲击电压试验技术的优势

针对雷电、配网系统结构的较为复杂且产生的强电流问题对实际生产造成的问题无法避免。而雷电本身也是导致配网故障的关键原因，通过雷电耐压试验可模拟设备遭受电压的情况，保证设备的试验效果。在实际的试验现场可采用MARX回路产生

双指数型冲击电压设备也会导致庞大、不易安装拆卸等问题，因此双指数波的现场使用性较差。如今我国多采用ICE推出相关标准，该标准也推荐使用振荡型冲击电压作为现场耐压试验的波形问题。而振荡型冲击电压产生的效率高也十分接近设备的实际波形和实验室的生成结果对比结果更方便，也十分适合现场的冲击电压试验。目前，业内多采用振荡型雷电冲击电压进行研究，多可针对超高压和特高压气体绝缘开关予以设置。不过低电压等级配置的设备少，而配网的设备种类多且参数差别较大，而高压研究的内容也在进一步深化。按照配网设备的实际结构来看，配网设备的第一类可以分为配网变压器，第二类可以作为开关设备，主要由断路器和开关柜等；第三类属于输电线路，主要有架空线和电缆等。现针对配电变压器、开关予以研究分析，探讨不同配网设备产生的振荡型雷电冲击电压予以调剥研究，希望能够为开展配网设备的现场雷电冲击试验提供指导意义。

2.分析振荡型雷电冲击电压产生和调节原理

在配电设备中，电压开关可以等效为一个纯电容装置，而配电变压器属于绕组内的设备，等效时候会出现电容同时还会存在一个等效电感，现针对设备特点分别阐述。

2.1开关设备的振荡型雷电冲击电压的产生原理

整体来看，开关设备的振荡型雷电冲击电压产生的回路有三部分，第一是冲击电压发生器、第二是调波电路、第三是被试开关。整体来看，被试开关可以等效为一个电容器，电压上升时候，电压幅值可能达到峰值电压的30%，90%阶段，可通过计算得出具体的电压值。

2.2配电变压器的振荡型雷电冲击电压的产生原理

配电变压器的振荡型雷电冲击电压产生原理和开关设备的组成结构十分类似，结构内部都包括了冲击电压发生器、调波电路和试品三个部分。但是不同的是开关设备的回路不同为配电变压器等效为电容和电感并联的情况，其余的组成和开关设备回路相同。变压器内心也存在铁心励磁电感等影响。如入口时候的电容无法经过计算精确得出，而入口电容实际值也能够通过试验测量的谐振频率得到，变压器的漏感也能够通过计算获得。制得注意的是变压器中间存在漏感，震荡波形中会存在两个谐振频率，第一个是调拨电感和配电变压器入口电容产生谐振，而漏感和电压发生器电容和入口电容之间产生谐振，整体表现为低频 振荡，开关设备仅存在高频振荡。

3.配电设备的振荡型雷电冲击电压试验

3.1开关设备的振荡型雷电冲击电压试验研究

开关设备的振荡型雷电冲击电压波形受到了电阻、电感和负载参数等影响，通过已有电力变压器和GIS进行大量振荡型雷电冲击试验研究可以总结出以上的参数对波形的影响。而波头的电阻主要受到波形的振荡特性影响，整体对半峰值的时间影响较大，针对拨钱时间和实际振荡频率的影响较小，这或可与双指数雷电冲击电压肿瘤的波头电阻影响不同。因为电阻增加时候的阻力作用较大，随着振荡频率高小，半峰值的时间也随着波头电阻的增加而减少。为了获得不同的振荡频率下的振荡型雷电冲击电压波形，可通过计算后选择4mH和1mH两种不同的调波电感，经过计算后也能够得到不同的设备振荡频率，计算时候在设备相见下施加振荡型雷电冲击电压，后面也能够实现设备分闸，同时进线端三相短接并与电压发生器相连，出线端三相短并接地。经过试验结果可获得波形参数，联合振荡频率和计算值对比可得到相关振荡频率计算误差，误差本身也能够通过（试验值－计算值）/ 试验值计算得出。分析结果可知，一般的开关设备电容值小，振荡型雷电冲击电压波形和典型振荡波接近，表示震荡波可合理地运用到开关设备的各种试验上。因为开关设备振荡型的雷电冲击波振荡频率高，波前时间半峰值时间较短，因此可可以针对试验波电阻特点选择数值较小的电阻，通过对比振荡计算的计算值和实际值可以及时发现误差较小的问题，通过计算也能够较为准确地反映出实际的波形震荡情况，进而在一定的回路参数时候留下一定的裕度。

3.2配电变压器的振荡型雷电冲击电压试验研究

入口电容、漏感是配电变压器的主要参数，考虑到入口电容计算难度大且电容参数值参数多，转换数据麻烦，因此多计算变压器漏感。在实验前多通过测量得到变压器的电容参数和铭牌参数，而变压器的内部绕组有两种接发展，分别为Y型和△两种方式，其中Y解法漏感为1.5L，△接法的漏感也位0.5L，根据计算可以得出单相漏感L。开展试验时候在相间施加振荡

型雷电冲击电压，高压侧被试相接冲击电压发生器其余的两相接地，低压侧三相接地。配电变压器的振荡型冲击电压试验选用的调波电感和开关设备均为1mH和4mH。经过计算后将调波电感接入到试验回路，分别对波头和波尾进行调节，进而可以得到符合生产的标准振荡型雷电冲击波形的电压发生器参数。试验结果表示，配电变压器电容较大，相同的发生参数下，振荡频率低于开关设备，而漏感影响了波前时间和半峰值时间，整体的配电变压器设备的振荡时间较短。

3.结语

综上所述，本文针对开关设备和配电变压器的实际参数和结构特点进行分析，经过计算得到了配电变压器的漏感参数，不同参数下的振荡型雷电冲击波的频率也有差异，而开关设备的振荡频率计算值和试验值吻合但是计算值偏小；配电箱变压器的结构影响导致相同电压下的波形震荡频率较低，计算值和实际值误差较大。

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