串聯(lián)諧振試驗裝置在電纜耐壓試驗中的應(yīng)用

　一、問題的提出

　　近年來存在的許多問題及現(xiàn)狀，隨著城市電網(wǎng)改造項目的實施，高壓交聯(lián)電纜開始得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)IEC 840或CIGREWG21.03的推薦規(guī)程，現(xiàn)場試驗的目的不是檢查電纜的制造質(zhì)量或電纜附件的制造質(zhì)量，其制造質(zhì)量已在型號試驗和工廠試驗中得到確認(rèn)?，F(xiàn)場竣工驗收試驗的目的是檢查電纜敷設(shè)、附件安裝是否準(zhǔn)確，電纜在運輸、裝卸、儲存、敷設(shè)和回填的時候是不是意外損壞。由于試驗對象和測試設(shè)備的容量大，直流耐壓試驗方法已經(jīng)使用了很長一段時間，但是在交聯(lián)電纜投入使用之前，在測試方法上存在許多缺陷。因此，對交聯(lián)聚乙烯電纜的非直流耐壓試驗越來越受到人們的重視。紅外測溫儀是一個非接觸式可直接遠(yuǎn)距測溫的儀器，它對信息進行調(diào)制、線性化，達(dá)到指示、顯示和控制的目的。主要作用于鐵路軌道、超高壓電纜深埋接頭、氣體分析及控制場合等等。

　　由于設(shè)備容量和體積的問題，高壓電纜敷設(shè)后的現(xiàn)場交流耐壓試驗還沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。在CIGRI國際大電網(wǎng)工作會議第21工作組完成的《高壓擠包絕緣電纜驗收試驗推薦指南》中，對目前采用的直流耐壓試驗方法提出了質(zhì)疑，交流試驗方法采用的是工頻和交流試驗。建議使用近似的電源頻率(30-300赫茲)。IEC 60840標(biāo)準(zhǔn)除原直流試驗標(biāo)準(zhǔn)外，在45~150 kV敷設(shè)后，在電纜試驗標(biāo)準(zhǔn)中加入了1.7U05min或1U024h的交流試驗標(biāo)準(zhǔn)。在220千伏等級的IEC62067/CD草案中，取消了電纜敷設(shè)后直流試驗標(biāo)準(zhǔn)，僅交流試驗要求為20-300赫茲1.4 U060分鐘。南方電網(wǎng)公司2004年頒布的"電力設(shè)備企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)防性試驗規(guī)范"規(guī)定了XLPE電纜的交流耐壓試驗標(biāo)準(zhǔn)。試驗頻率為20×300 Hz，35 kV及以下電纜試驗電壓為1.6倍，110 kV電纜試驗電壓為1.36倍，220 kV電纜試驗電壓為相電壓1.12倍。

　　二、諧振試驗裝置使用中的注意事項

　　(1)諧振電源產(chǎn)品多為高壓試驗設(shè)備，需要高壓試驗專業(yè)人員使用。在使用之前，你應(yīng)該仔細(xì)閱讀說明，并反復(fù)訓(xùn)練。

　　(2)經(jīng)營者不得少于二人。使用時應(yīng)嚴(yán)格遵守機組高壓試驗作業(yè)安全規(guī)范。

　　(3)為保證試驗的安全性和正確性，除熟悉產(chǎn)品說明書外，還必須嚴(yán)格按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進行試驗操作。

　　(4)連接線不得錯誤連接，特別是接地線。否則，可能會損壞測試設(shè)備。

　　(5)使用該裝置時，輸出為高壓或超高壓，必須可靠接地。注意操作的安全距離。

　　(6)串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)采用諧振電抗器產(chǎn)生高壓。也就是說，高壓能否產(chǎn)生主要取決于反應(yīng)堆和諧振堆是否共振。因此，當(dāng)所需的高壓不能當(dāng)場產(chǎn)生時，測試人員應(yīng)分析是什么破壞了共振條件。電路是否接通等。

　　(7)串聯(lián)諧振試驗系統(tǒng)的勵磁變壓器有特定的電壓和電流要求。在選擇替代方案時，必須考慮電壓和電流，不應(yīng)使用相同容量的普通試驗變壓器。

　　三、電力電纜耐壓試驗的意義

　　電力電纜在使用過程中易受各種因素的影響，造成故障、短路等問題，這些問題與絕緣缺陷有關(guān)，主要由以下幾個方面造成：

　　1、長期滿負(fù)荷運行。一般情況下，當(dāng)電纜溫度升高8℃時，絕緣壽命就會降低。電纜長時間滿負(fù)荷運行，會導(dǎo)致長期高溫狀態(tài)，縮短絕緣使用壽命。

　　2、外部影響。這主要是由于施工工藝對電纜敷設(shè)過程的影響。

　　3、潮濕。因為雨水具有導(dǎo)電性質(zhì)，所以會導(dǎo)致介質(zhì)損耗的上升，從而導(dǎo)致絕緣加熱，減少絕緣的壽命。

　　4、接觸不良。這主要是由于電纜制造技術(shù)水平低、缺乏壓實、加熱不足等原因?qū)е码娎|接頭絕緣降低。

　　5、腐蝕。風(fēng)蝕、雨水侵蝕和地下電纜的酸堿腐蝕會降低電纜的絕緣性能。所以，檢查電力電纜的故障或損壞具有很重要的現(xiàn)實意義。耐壓試驗是一種檢測電纜故障的方法。

　　四、目前電力電纜耐壓試驗的主要方法

　　1.超低頻耐壓試驗

　　超低頻(0.1hz)耐壓試驗方法最早出現(xiàn)在1980年。主要是用來觀察電纜運行中是否有絕緣缺陷的無損檢測方法。通過大量的室內(nèi)試驗和現(xiàn)場試驗，證明了超低頻耐壓試驗在中低壓電力電纜的耐壓試驗中具有良好的性能。應(yīng)用效果。該方法的原理是通過整流濾波將50 Hz交流電轉(zhuǎn)換為直流電壓，再通過逆變電路將直流電壓轉(zhuǎn)換為1 kHz交流電壓，再用0.1Hz正弦振蕩器完成幅度調(diào)制。經(jīng)調(diào)幅后，1 kHz交流電壓等幅波將轉(zhuǎn)化為0.1Hz變換橫幅波。它主要基于高壓變壓器和電壓倍增器電路之間形成的高壓。其主要性能是以變阻器為媒介的正弦波，使高壓交流負(fù)載能輸出0.1hz的高壓正弦波。超低頻耐壓試驗幼樹主要有：無損傷，精度高，設(shè)備體積小，攜帶方便。但該方法輸出電壓水平低，主要用于中低壓電纜的耐壓試驗。

　　2.調(diào)感式工頻串聯(lián)諧振試驗

　　該方法的主要目的是利用電抗器的電感和被測電纜的電容在50 Hz工頻環(huán)境下產(chǎn)生諧振的工作原理，在此過程中產(chǎn)生高電壓。電感調(diào)制串聯(lián)諧振試驗的優(yōu)點在于：(1)輸出電流波形基本為正弦;(2)特異性高。只有當(dāng)串聯(lián)諧振電路滿足產(chǎn)生諧振的條件時，才會形成高壓。一旦測試電纜出現(xiàn)問題，就會導(dǎo)致電路異常，相當(dāng)于短路和大功率。電壓也會持續(xù)下降，而且由于電抗器可以限制短路電流，保護裝置不會受到影響，所以無需安裝電阻保護裝置。該測試方法存在操作復(fù)雜、系統(tǒng)質(zhì)量因數(shù)低、自動化程度低、噪聲大等缺點，限制了其在實際應(yīng)用中的應(yīng)用。

　　3.變頻串聯(lián)諧振試驗

　　變頻串聯(lián)諧振試驗的原理與電感調(diào)制工頻串聯(lián)諧振試驗相似。只有一個區(qū)別是變頻串聯(lián)諧振試驗通過調(diào)整變頻電源的輸出電壓頻率來實現(xiàn)試驗電路的諧振，而電感調(diào)制工頻串聯(lián)諧振試驗則實現(xiàn)試驗的諧振。電路通過調(diào)整輸出電壓的頻率;電感調(diào)制電源頻率串聯(lián)諧振試驗是基于50赫茲電源頻率調(diào)制。為了在測試電路中實現(xiàn)諧振，節(jié)省了電抗器產(chǎn)生的電感。變頻串聯(lián)諧振試驗的優(yōu)點是：當(dāng)被測電纜的供電容量小于被測電纜的供電容量時，可進行遠(yuǎn)低于所需電源的測試，有效地提高了現(xiàn)場測試的效率，克服了傳感工頻耐壓試驗裝置的缺點，使其在實際生活中得到了更廣泛的應(yīng)用。此外，串聯(lián)諧振試驗的頻率只有30-300Hz，這可以改善超低頻耐壓試驗的頻率太低，損耗太小，與實際損耗不匹配的問題。所以，變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗結(jié)果非常的準(zhǔn)確與詳細(xì)。

　　五、變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗設(shè)計

　　變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗主要包括變頻電源主電路、勵磁變壓器、諧振電抗器、電容分壓器、補償電容器等設(shè)備。國際大型電網(wǎng)會議組織建議以30~300 Hz作為測試頻率范圍，但由于現(xiàn)實生活中的一些影響因素，20~300 Hz可以作為測試頻率范圍。我國額定電源頻率為50赫茲，預(yù)防性試驗的電源頻率范圍為45-55赫茲。該方法的目的是滿足被測電纜絕緣衰減的實時監(jiān)測要求，選擇大于額定電源頻率范圍的頻率。在實際測試中，近工頻為35≤75 Hz，這主要是由于工頻為35~75 Hz時，擊穿電壓的可靠性為95%。因此，在變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗中，選擇35~75 Hz為理想狀態(tài)。

　　六、結(jié)束語

　　現(xiàn)如今電力行業(yè)迎來著快速的發(fā)展，電力電纜耐壓試驗的作用也越來越大。變頻串聯(lián)諧振因為它的優(yōu)點，在電力電纜耐壓試驗中得到了非常廣泛的應(yīng)用，來增強高我國的供電質(zhì)量，確保人們工作與研究的有序發(fā)展。本文主要分析了中頻電力電纜耐壓試驗中低頻耐壓試驗、電感調(diào)制工頻串聯(lián)諧振試驗和變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗的原理及優(yōu)缺點，并對試驗結(jié)果進行了分析。分析表明，變頻串聯(lián)諧振在高壓電力電纜耐壓試驗中的應(yīng)用效果好，可以實時進行。監(jiān)測結(jié)論，效率高，檢測時間短，精度高，可靠性高。