變頻串聯(lián)諧振在電力電纜耐壓試驗中的應(yīng)用

王臻

摘 要：變頻串聯(lián)諧振交流耐壓試驗不僅能夠達到高壓電力電纜的耐壓試驗要求，同時還具有方便快捷、有利于電力電纜進行現(xiàn)場試驗等優(yōu)點。鑒于此，文章將針對變頻串聯(lián)諧振交流耐壓試驗在電纜耐壓試驗中的應(yīng)用進行深入探究。

關(guān)鍵詞：電力；電纜；耐壓試驗；頻率；串聯(lián)諧振

中圖分類號：TM835.4 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）20-0009-02

1 電力電纜試驗概述

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

①長期過負荷運行。通常情況下，絕緣工作時的溫度每上升8 ℃，壽命就會縮減一半，若長期處于過負荷運行狀態(tài)，勢必會使得溫度居高不下，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)的過程當中，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)象會導致電導和介質(zhì)損耗增大，今兒導致絕緣發(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)象導致電纜頭絕緣降低。

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

地下的電纜，由于平時不易檢查，其絕緣性能的變化主要是通過試驗來加以判斷。

2 電力電纜變頻串聯(lián)諧振法耐壓試驗

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。下面筆者將詳細的對在R、L、C串聯(lián)電路中所發(fā)生的諧振條件以及其過程特性進行探討。

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，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 試驗頻率的選擇

總結(jié)目前的國內(nèi)外各技術(shù)資料，所采用的試驗頻率可分成三類：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國際大電網(wǎng)會議組織建議較寬頻率范圍。國際大電網(wǎng)會議組織建議試驗頻率范圍為30～300 Hz。但是在實際串聯(lián)諧振試驗可采用20～300 Hz。

②我國工頻范圍。在中國額定工頻為50 Hz。預防性試驗規(guī)程規(guī)定工頻試驗頻率范圍為45～55 Hz。進行交接和預防性試驗主要是對絕緣性能下降進行實時的監(jiān)測，需要根據(jù)絕緣缺陷的能力來進行綜合確定，可以考慮選用比工頻范圍更寬的頻率。

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

3 應(yīng)用實例

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地絕緣20 MΩ，按照運行技術(shù)規(guī)程不能加入系統(tǒng)投入運行，需要做交流耐壓試驗。

電力電纜型號：AC10 kV，YJV，300，3，22，無阻燃，無阻水；長度：1 112 m；額定電壓：8.7/10 kV；單位長度電容：0.37 uF/km；試驗設(shè)備：蘇州華電科技有限公司的HDSR-F系列串聯(lián)諧振試驗設(shè)備；試驗標準：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交流試驗電壓，試驗?zāi)蛪簳r間保持5 min。

在串聯(lián)諧振電源試驗裝置諧振試驗頻率的選擇上，通過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，使試品上高壓達到所需要的電壓前提下，力求試驗頻率接近工頻。

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磁變壓器的電抗來說高出很多，所以在通常情況下會忽略掉勵磁變壓器的電抗，同時：1/C=1/（C1+C2）+1/Cx。

由于電容分壓器的電容C1+C2遠遠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。

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

4 結(jié) 語

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

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