王臻

摘 要：變頻串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)不僅能夠達(dá)到高壓電力電纜的耐壓試驗(yàn)要求，同時(shí)還具有方便快捷、有利于電力電纜進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)。鑒于此，文章將針對(duì)變頻串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)在電纜耐壓試驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行深入探究。

關(guān)鍵詞：電力；電纜；耐壓試驗(yàn)；頻率；串聯(lián)諧振

中圖分類號(hào)：TM835.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）20-0009-02

1 電力電纜試驗(yàn)概述

電力電纜出現(xiàn)故障與絕緣降低是密不可分的，根據(jù)多年的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合以往的研究，總結(jié)了導(dǎo)致電力電纜絕緣降低的原因主要有以下幾個(gè)方面：

①長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行。通常情況下，絕緣工作時(shí)的溫度每上升8 ℃，壽命就會(huì)縮減一半，若長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，勢(shì)必會(huì)使得溫度居高不下，加快了絕緣的老化速度。

②外力損傷。這種情況往往是在電纜敷設(shè)的過(guò)程當(dāng)中，由于施工安裝的原因造成電纜損傷。

③絕緣受潮。出現(xiàn)此類現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)和介質(zhì)損耗增大，今兒導(dǎo)致絕緣發(fā)熱，促使絕緣老化。

④電纜接頭故障。由于制作工藝不良，電纜接頭存在壓接不緊、加熱不充分現(xiàn)象導(dǎo)致電纜頭絕緣降低。

⑤化學(xué)腐蝕。埋置在地下受到酸堿環(huán)境的影響，電力電纜保護(hù)層失效，致其絕緣降低。

地下的電纜，由于平時(shí)不易檢查，其絕緣性能的變化主要是通過(guò)試驗(yàn)來(lái)加以判斷。

2 電力電纜變頻串聯(lián)諧振法耐壓試驗(yàn)

2.1 串聯(lián)諧振的原理

2.1.1 串聯(lián)諧振的產(chǎn)生

串聯(lián)諧振電路：發(fā)生在R、L、C串聯(lián)電路中，這種電路有一定的典型性，其主要的組成部分為R、L、C元件，在特定的環(huán)境下發(fā)生的振于某一頻率的電路。下面筆者將詳細(xì)的對(duì)在R、L、C串聯(lián)電路中所發(fā)生的諧振條件以及其過(guò)程特性進(jìn)行探討。

2.1.2 串聯(lián)諧振的品質(zhì)因數(shù)

品質(zhì)因數(shù)又可以稱為共振系數(shù)，簡(jiǎn)稱Q值。R、L、C串聯(lián)電路中的電流I隨電源角頻率ω變化的曲線稱為電流諧振曲線。在ω=ωo時(shí)，I=I0=U/R。電路的電阻R越小，Q值越大，電流諧振曲線越尖銳，電流的選擇性能就越好。

2.2 試驗(yàn)頻率的選擇

總結(jié)目前的國(guó)內(nèi)外各技術(shù)資料，所采用的試驗(yàn)頻率可分成三類：其一，較寬頻率范圍30～300 Hz、20～300 Hz、1～300 Hz；其二，工頻范圍，45～65 Hz，45～55 Hz；其三，接近工頻，35～75 Hz。

①國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議組織建議較寬頻率范圍。國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議組織建議試驗(yàn)頻率范圍為30～300 Hz。但是在實(shí)際串聯(lián)諧振試驗(yàn)可采用20～300 Hz。

②我國(guó)工頻范圍。在中國(guó)額定工頻為50 Hz。預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程規(guī)定工頻試驗(yàn)頻率范圍為45～55 Hz。進(jìn)行交接和預(yù)防性試驗(yàn)主要是對(duì)絕緣性能下降進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，需要根據(jù)絕緣缺陷的能力來(lái)進(jìn)行綜合確定，可以考慮選用比工頻范圍更寬的頻率。

③實(shí)際試驗(yàn)接近工頻頻率35～75 Hz。事先針對(duì)在多種不同頻率下運(yùn)行正常的交聯(lián)聚乙烯電纜進(jìn)行了串聯(lián)諧振試驗(yàn)。最終得出的試驗(yàn)結(jié)果頻率為35～75 Hz時(shí)，試驗(yàn)的擊穿電壓均落在可置信度高達(dá)95%。因此足以證明電力電纜諧振試驗(yàn)電壓頻率應(yīng)該選擇在35～75 Hz之間最為適宜。

3 應(yīng)用實(shí)例

浙江某供電局110 kV青口變電所10 kV出線電力電纜檢查單相對(duì)地絕緣20 MΩ，按照運(yùn)行技術(shù)規(guī)程不能加入系統(tǒng)投入運(yùn)行，需要做交流耐壓試驗(yàn)。

電力電纜型號(hào)：AC10 kV，YJV，300，3，22，無(wú)阻燃，無(wú)阻水；長(zhǎng)度：1 112 m；額定電壓：8.7/10 kV；單位長(zhǎng)度電容：0.37 uF/km；試驗(yàn)設(shè)備：蘇州華電科技有限公司的HDSR-F系列串聯(lián)諧振試驗(yàn)設(shè)備；試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：按在電纜線芯和金屬鎧裝層之間施加1.6U0=1.6×8.7 kV=13.92 kV，取用14 kV交流試驗(yàn)電壓，試驗(yàn)?zāi)蛪簳r(shí)間保持5 min。

在串聯(lián)諧振電源試驗(yàn)裝置諧振試驗(yàn)頻率的選擇上，通過(guò)改變諧振電抗器的數(shù)量串的接線；調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出電壓，使試品上高壓達(dá)到所需要的電壓前提下，力求試驗(yàn)頻率接近工頻。

試品電容：Cx=0.370×1.112=0.41144 uF。

由于諧振電抗器的電抗相較于勵(lì)磁變壓器的電抗來(lái)說(shuō)高出很多，所以在通常情況下會(huì)忽略掉勵(lì)磁變壓器的電抗，同時(shí)：1/C=1/（C1+C2）+1/Cx。

由于電容分壓器的電容C1+C2遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于被試電纜的電容量CX，因此諧振回路的電容近似等于被試電纜的電容。

試驗(yàn)過(guò)程中使用60 H電抗器一臺(tái)，采用高壓測(cè)量避免了容升現(xiàn)象使讀數(shù)不準(zhǔn)。通過(guò)調(diào)節(jié)變頻操作箱輸出頻率，系統(tǒng)自動(dòng)找到諧振點(diǎn)30.8 Hz，試驗(yàn)電流1.2 A，經(jīng)過(guò)5 min的耐壓試驗(yàn)，試品未出現(xiàn)擊穿和閃絡(luò)現(xiàn)象，可以加入系統(tǒng)投入運(yùn)行。

4 結(jié) 語(yǔ)

變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)?zāi)苡行z驗(yàn)交聯(lián)電纜絕緣缺陷，模擬運(yùn)行工況，檢查電纜的敷設(shè)和附件安裝質(zhì)量，具有較廣的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

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