特高壓實驗設(shè)備研究的國內(nèi)外文獻綜述目前，在全球范圍內(nèi)特高壓工程僅在我國得到比較深入的研究和發(fā)展，而其余大部分國家仍處于基礎(chǔ)試點研究過程中，相應(yīng)的國外關(guān)于特高壓交流耐壓試驗設(shè)備的研究就更少。已知的有德國HIGHVOLT公司的無局放串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)和美國HIPORT公司的中頻發(fā)電機組能夠進行交流耐壓和局部放電試驗[4]。串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)是以串聯(lián)諧振的方式對高壓側(cè)被試品進行加壓，通過調(diào)整頻率或調(diào)整電感使系統(tǒng)串聯(lián)電感和被試品電容達到最佳的諧振點，從而在被試品電容兩端獲得高壓，同時極大地減小輸入側(cè)容量，因此該系統(tǒng)輸入容量為被試品容量的幾十分之一，對系統(tǒng)電源容量要求低，還具有價格優(yōu)惠、體積小便于運輸?shù)葍?yōu)勢。采用中頻發(fā)電機組給高壓試驗變壓器勵磁的試驗系統(tǒng)不僅技術(shù)更成熟，而且輸出電壓極其穩(wěn)定，但由于該系統(tǒng)配套裝置多、體積笨重、操作不便的特點，不能大范圍靈活使用，只在高壓試驗大廳中使用更為普遍。在國內(nèi)，經(jīng)中頻發(fā)電機組變頻給試驗變壓器勵磁的試驗系統(tǒng)是上世紀80年代以前最主流的試驗電源，隨著電力電子器件的快速發(fā)展和電網(wǎng)電壓等級的升高，從上世紀90年代開始，諧振電源裝置開始被逐漸采用[4]。目前現(xiàn)場超高壓大型電力設(shè)備的工頻交流耐壓試驗方法主要包含變壓器類試驗方法、串聯(lián)諧振方法和并聯(lián)諧振方法[5-9]。其中，并聯(lián)諧振方法以機械調(diào)氣隙式為主，以減少對試驗現(xiàn)場電源容量的要求。但機械調(diào)氣隙式試驗電源運行時鐵芯易受電磁力干擾，并聯(lián)諧振穩(wěn)定性差。因此，研制適用范圍寬廣、無局放干擾的大容量交流工頻耐壓并聯(lián)諧振試驗裝置具有十分重要的實際意義[10]。1.1變壓器類試驗系統(tǒng)變壓器類試驗系統(tǒng)以大型變壓器為主，變壓器低壓輸入側(cè)接入調(diào)壓器，從而可以控制高壓輸出測電壓達到試驗電壓要求。變壓器類試驗裝置是早期工頻耐壓試驗最常見的高壓試驗設(shè)備，但隨著特高壓技術(shù)的蓬勃發(fā)展及所需電壓等級的不斷提高，試驗變壓器要滿足試驗要求所需的生產(chǎn)成本逐漸提高，重量體積的增大也對安裝和運輸帶來了困難[14-16]，因此其他如并聯(lián)諧振試驗裝置、串聯(lián)諧振試驗裝置等逐漸被應(yīng)用于高壓絕緣試驗中。當交流耐壓試驗的所需電壓超過500kV時，為了達到試驗要求，通常采用幾個變壓器串接的方法來完成試驗。多臺試驗變壓器串接的方式主要有兩種：第一種為由一臺變壓器擔任共同的低壓電源角色，經(jīng)過絕緣變壓器后去為后面的變壓器供電，其后的多臺變壓器高壓側(cè)串聯(lián)后的輸出電壓為試驗設(shè)備提供試驗電壓，這種串接方式所需變壓器數(shù)目多，成本較高，且試驗占地面積大，因此很少在生產(chǎn)實際中使用；第二種為采用自耦式串級變壓器，該串接方式除最后一級變壓器外都在高壓繞組的基礎(chǔ)上增添以個與低壓繞組匝數(shù)相同的自耦三次繞組，用來為下一季變壓器提供勵磁電流，此時施加到試驗設(shè)備上的電壓同樣為多臺變壓器高壓側(cè)串接后的輸出電壓。此方案所需的變壓器數(shù)目較少，所需成本及占地面積也就相應(yīng)的減少，因此變壓器類試驗系統(tǒng)通常采用第二種接線方式，其串級試驗變壓器接線圖如圖1-1所示：圖1-1三級串級變壓器接線結(jié)構(gòu)圖串級變壓器對被測試品進行加壓的方式為直接供電，具有以下的四個特點：由于采用的是多級變壓器串接的方式，所以分配到各級變壓器上的電壓相對降低，相應(yīng)的各級變壓器絕緣要求也降低，從而大大減少了絕緣成本。使用方便，變換靈活，既可以適用于單相試驗，也可適用于三項實驗。若所需的電壓等級較低，可以通過減少所使用的串級變壓器的數(shù)量對輸出的電壓大小進行調(diào)整?？煽啃愿撸袀溆米儔浩?，當串級試驗變壓器中有某臺變壓器發(fā)生故障時，備用變壓器可以及時頂替故障變壓器進行工作。隨著串級級數(shù)的增加，串聯(lián)電路的勵磁電抗和一次繞組漏抗會急劇增大，相應(yīng)的試驗損耗隨之增加，試驗裝置的利用率會顯著降低，因此串級變壓器的級數(shù)有限制，一般低于4級。1.2串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)在實際的高壓試驗中，試驗對象通常顯容性，因此串聯(lián)諧振試驗裝置利用LC串聯(lián)諧振原理，使串聯(lián)回路電抗與試品電容達到串聯(lián)諧振條件，即，試驗裝置等效電路圖如圖1-2所示：圖1-2串聯(lián)諧振試驗裝置等效電路圖圖中Ty為調(diào)壓器，T為升壓變壓器，L為電抗器，R為限流電阻，C1、C2分別為電容分壓器高、低壓臂，串聯(lián)諧振時等效電路呈純阻性，此時串聯(lián)諧振回路的電流值為：(1.1)相應(yīng)的等效試品電容上的電壓為：(1.2)由上式可看出試品電容上的電壓與輸入電壓大小為Q倍的關(guān)系，Q為試驗裝置的品質(zhì)因數(shù)，其只與回路中的電阻、電抗、電容的阻抗值大小有關(guān)，在實際電路中，品質(zhì)因數(shù)Q一般不大于50。發(fā)生串聯(lián)諧振時，在滿足了試品容量的情況下，可以大大降低試驗電源的容量，從而減小試驗裝置的體積與重量，節(jié)省裝置成本。要使系統(tǒng)發(fā)生串聯(lián)諧振，也就是要求串聯(lián)回路中電抗值與容抗值達到相同大小，則實現(xiàn)方式由三種：第一、電源頻率固定，串聯(lián)電抗器參數(shù)不可調(diào)，通過并聯(lián)不同容量的電容器來改變負載容抗值，以達到串聯(lián)諧振條件；第二、電源頻率固定，不改變接入電容值，而是接入可調(diào)電抗器，通過調(diào)節(jié)電抗大小實現(xiàn)串聯(lián)諧振；第三、采用參數(shù)固定的串聯(lián)電抗器及固定的電容，改變電源頻率來使電抗值與電容值達到相同大小?？紤]到生產(chǎn)成本及操作難度，以上三種調(diào)諧方式通常不會混合使用，而是選取其中一種單獨使用。對應(yīng)三種調(diào)諧方式，串聯(lián)諧振交流耐壓試驗系統(tǒng)有三種不同的試驗裝置：調(diào)容式工頻串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)、調(diào)感式工頻串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)及變頻式串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)。1.3并聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)目前交流耐壓試驗中常用的并聯(lián)諧振試驗裝置以機械調(diào)氣隙式諧振變壓器為主，其原理接線圖如圖1-3所示，并聯(lián)諧振裝置通過調(diào)節(jié)鐵心氣隙的方式來改變勵磁電抗的大小，使勵磁電抗與高壓輸出測所接的容性設(shè)備達到并聯(lián)諧振條件，補償容性無功分量，回路阻抗呈純阻性，達到最大值，相應(yīng)的回路電流達到最小值。圖1-3并聯(lián)諧振高壓試驗裝置原理接線圖根據(jù)并聯(lián)諧振變壓器內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)與鐵心結(jié)構(gòu)的不同，將其分為兩類：殼式諧振變壓器與心式諧振變壓器[17-19]。殼式諧振變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)為三柱式，其中間的鐵心為運動部件，可上下調(diào)節(jié)。心式諧振變壓器為兩柱式，鐵心的上半部分為其運動部件，可以上下調(diào)節(jié)。兩類諧振變壓器對比，心式諧振變壓器的體積和重量更大，其調(diào)節(jié)難度更高，穩(wěn)定性相對較差，因此在實際試驗中，殼式諧振變壓器的使用更廣泛。1-4殼式與心式諧振變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖并聯(lián)諧振變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，氣隙調(diào)整裝置中存在較多精密器件，會降低設(shè)備穩(wěn)定性。同時，在運作過程中鐵心和機械傳動結(jié)構(gòu)會收到較大的電磁力影響，這大大增加了氣隙調(diào)節(jié)的難度，還會引起較強的機械震動與噪音等。電磁影響嚴重時會干擾勵磁電抗值的穩(wěn)定，甚至使諧振變壓器的部件出現(xiàn)損壞。以上這些問題的存在使得并聯(lián)諧振變壓器在使用過程中受到諸多限制，因此在現(xiàn)場的絕緣耐壓試驗中，很少采用并聯(lián)諧振變壓器。參考文獻[1]中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司檢修試驗中心.一種磁控式高壓諧振試驗直流勵磁控制系統(tǒng):CN201921725874.8[P].2020-09-25.[2]陸春玉,王言,潘志城,陳柏超,陳博,吳煜文.智能化磁控諧振高壓試驗系統(tǒng)研究[J].電力電容器與無功補償,2021,42(01):136-141.[3]李維錚,祝麗花,石永恒,王前超.直流偏磁下變壓器鐵心搭迭區(qū)域電磁振動的分析[J].電工電能新技術(shù),2020,39(07):9-15.[4]潘華.特高壓電器局部放電和交流耐壓試驗裝置的研究與開發(fā)[D].湖南大學(xué),2008.[5]孫林濤.串聯(lián)諧振技術(shù)在電容式電壓互感器校驗中的應(yīng)用研究[D].浙江大學(xué),2012.[6]丁書國,王海軍.串聯(lián)諧振在高壓電氣設(shè)備試驗的應(yīng)用研究[J].通訊世界,2016(03):151-152.[7]孫建軍.調(diào)頻式串聯(lián)諧振交流高壓試驗裝置的研制[D].大連理工大學(xué),2002.[8] 張和軍.高壓電氣設(shè)備試驗中串聯(lián)諧振的運用[J].工程技術(shù):全文版,2016(10):00164-00164.[9] HauschildW.Frequency-tunedresonanttestsystemsforHVon-sitetestingofXLPEcablesandSF6insulatedapparatus[C].InternationalConferenceonPropertiesandApplicationsofDielectricMaterials.IEEE,1997:1151-1158vol.2.[10]陸春玉,王言,潘志城,陳柏超,田翠華,陳博,吳煜文.200kV磁控諧振變壓器試驗系統(tǒng)研究[J].電工電能新技術(shù),2020,39(07):16-23.[11]徐新雷.簡述我國特高壓輸電技術(shù)的現(xiàn)狀和必要性[J].科技經(jīng)濟市場,2018(02):33-35.[12]連昱達.淺論特高壓輸電在我國的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J].低碳世界,2018(11):78-79.[13]仇新艷,李付亮,彭春燕,周有慶,潘華.特高壓變壓器交流耐壓及局部放電試驗裝置[J].高壓電器,2009,45(04):94-96+99.[14] 趙祎.試析串級高壓試驗變壓器的技術(shù)特性[J].電子技術(shù)與軟件工程,2016(09):106.[15] 馬維存,谷莉莉.串級工頻試驗變壓器暫