串聯(lián)諧振試驗(yàn)裝置在電纜耐壓試驗(yàn)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(xiàng)目的實(shí)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(chǎng)試驗(yàn)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(hào)試驗(yàn)和工廠試驗(yàn)中得到確認(rèn)?，F(xiàn)場(chǎng)竣工驗(yàn)收試驗(yàn)的目的是檢查電纜敷設(shè)、附件安裝是否準(zhǔn)確，電纜在運(yùn)輸、裝卸、儲(chǔ)存、敷設(shè)和回填的時(shí)候是不是意外損壞。由于試驗(yàn)對(duì)象和測(cè)試設(shè)備的容量大，直流耐壓試驗(yàn)方法已經(jīng)使用了很長(zhǎng)一段時(shí)間，但是在交聯(lián)電纜投入使用之前，在測(cè)試方法上存在許多缺陷。因此，對(duì)交聯(lián)聚乙烯電纜的非直流耐壓試驗(yàn)越來越受到人們的重視。紅外測(cè)溫儀是一個(gè)非接觸式可直接遠(yuǎn)距測(cè)溫的儀器，它對(duì)信息進(jìn)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(chǎng)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(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)還沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。在CIGRI國(guó)際大電網(wǎng)工作會(huì)議第21工作組完成的《高壓擠包絕緣電纜驗(yàn)收試驗(yàn)推薦指南》中，對(duì)目前采用的直流耐壓試驗(yàn)方法提出了質(zhì)疑，交流試驗(yàn)方法采用的是工頻和交流試驗(yàn)。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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)外，在45~150 kV敷設(shè)后，在電纜試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中加入了1.7U05min或1U024h的交流試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。在220千伏等級(jí)的IEC62067/CD草案中，取消了電纜敷設(shè)后直流試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，僅交流試驗(yàn)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(yàn)規(guī)范"規(guī)定了XLPE電纜的交流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)頻率為20×300 Hz，35 kV及以下電纜試驗(yàn)電壓為1.6倍，110 kV電纜試驗(yàn)電壓為1.36倍，220 kV電纜試驗(yàn)電壓為相電壓1.12倍。

　　二、諧振試驗(yàn)裝置使用中的注意事項(xiàng)

　　(1)諧振電源產(chǎn)品多為高壓試驗(yàn)設(shè)備，需要高壓試驗(yàn)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(yíng)者不得少于二人。使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守機(jī)組高壓試驗(yàn)作業(yè)安全規(guī)范。

　　(3)為保證試驗(yàn)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(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)操作。

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

　　(5)使用該裝置時(shí)，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(yàn)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(chǎng)產(chǎn)生時(shí)，測(cè)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(yàn)系統(tǒng)的勵(lì)磁變壓器有特定的電壓和電流要求。在選擇替代方案時(shí)，必須考慮電壓和電流，不應(yīng)使用相同容量的普通試驗(yàn)變壓器。

　　三、電力電纜耐壓試驗(yàn)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(gè)方面造成：

　　1、長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行。一般情況下，當(dāng)電纜溫度升高8℃時(shí)，絕緣壽命就會(huì)降低。電纜長(zhǎng)時(shí)間滿負(fù)荷運(yùn)行，會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)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(duì)電纜敷設(shè)過程的影響。

　　3、潮濕。因?yàn)橛晁哂袑?dǎo)電性質(zhì)，所以會(huì)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(shí)、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(huì)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(shí)意義。耐壓試驗(yàn)是一種檢測(cè)電纜故障的方法。

　　四、目前電力電纜耐壓試驗(yàn)的主要方法

　　1.超低頻耐壓試驗(yàn)

　　超低頻(0.1hz)耐壓試驗(yàn)方法最早出現(xiàn)在1980年。主要是用來觀察電纜運(yùn)行中是否有絕緣缺陷的無損檢測(cè)方法。通過大量的室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，證明了超低頻耐壓試驗(yàn)在中低壓電力電纜的耐壓試驗(yàn)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(yàn)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(yàn)。

　　2.調(diào)感式工頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)

　　該方法的主要目的是利用電抗器的電感和被測(cè)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(yàn)的優(yōu)點(diǎn)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(shí)，才會(huì)形成高壓。一旦測(cè)試電纜出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致電路異常，相當(dāng)于短路和大功率。電壓也會(huì)持續(xù)下降，而且由于電抗器可以限制短路電流，保護(hù)裝置不會(huì)受到影響，所以無需安裝電阻保護(hù)裝置。該測(cè)試方法存在操作復(fù)雜、系統(tǒng)質(zhì)量因數(shù)低、自動(dòng)化程度低、噪聲大等缺點(diǎn)，限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的應(yīng)用。

　　3.變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)

　　變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)的原理與電感調(diào)制工頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)相似。只有一個(gè)區(qū)別是變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)通過調(diào)整變頻電源的輸出電壓頻率來實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)電路的諧振，而電感調(diào)制工頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)則實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)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(yàn)是基于50赫茲電源頻率調(diào)制。為了在測(cè)試電路中實(shí)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(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)被測(cè)電纜的供電容量小于被測(cè)電纜的供電容量時(shí)，可進(jìn)行遠(yuǎn)低于所需電源的測(cè)試，有效地提高了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的效率，克服了傳感工頻耐壓試驗(yàn)裝置的缺點(diǎn)，使其在實(shí)際生活中得到了更廣泛的應(yīng)用。此外，串聯(lián)諧振試驗(yàn)的頻率只有30-300Hz，這可以改善超低頻耐壓試驗(yàn)的頻率太低，損耗太小，與實(shí)際損耗不匹配的問題。所以，變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)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(yàn)設(shè)計(jì)

　　變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)主要包括變頻電源主電路、勵(lì)磁變壓器、諧振電抗器、電容分壓器、補(bǔ)償電容器等設(shè)備。國(guó)際大型電網(wǎng)會(huì)議組織建議以30~300 Hz作為測(cè)試頻率范圍，但由于現(xiàn)實(shí)生活中的一些影響因素，20~300 Hz可以作為測(cè)試頻率范圍。我國(guó)額定電源頻率為50赫茲，預(yù)防性試驗(yàn)的電源頻率范圍為45-55赫茲。該方法的目的是滿足被測(cè)電纜絕緣衰減的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)要求，選擇大于額定電源頻率范圍的頻率。在實(shí)際測(cè)試中，近工頻為35≤75 Hz，這主要是由于工頻為35~75 Hz時(shí)，擊穿電壓的可靠性為95%。因此，在變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)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(yàn)的作用也越來越大。變頻串聯(lián)諧振因?yàn)樗膬?yōu)點(diǎn)，在電力電纜耐壓試驗(yàn)中得到了非常廣泛的應(yīng)用，來增強(qiáng)高我國(guó)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(yàn)中低頻耐壓試驗(yàn)、電感調(diào)制工頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)和變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)的原理及優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)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(yàn)中的應(yīng)用效果好，可以實(shí)時(shí)進(jìn)行。監(jiān)測(cè)結(jié)論，效率高，檢測(cè)時(shí)間短，精度高，可靠性高。