電力電纜交流耐壓試驗探討

宋貝++白潔++張維軍++豆河偉++張濤

摘 要：該文介紹了串聯(lián)諧振在橡塑電纜交流耐壓試驗實際應(yīng)用中的工作原理、電容電抗配置方式、現(xiàn)場接線方法和計算過程，利用現(xiàn)場案例講解了串聯(lián)諧振在實際應(yīng)用中的顯著效果，從而充分證明了串聯(lián)諧振能夠有效地發(fā)現(xiàn)橡塑電纜進行直流耐壓所不能發(fā)現(xiàn)的缺陷，它是一種有效的交流耐壓試驗方法，并具有良好安全、經(jīng)濟和社會效益。

關(guān)鍵詞：電力電纜 串聯(lián)諧振 交流耐壓 試驗

中圖分類號：TM247 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（c）-0073-02

1 背景

很多年來，由于認識不足和試驗設(shè)備的原因，橡塑電力電纜在現(xiàn)場以直流耐壓代替交流耐壓試驗，但經(jīng)過多年的實踐，發(fā)現(xiàn)橡塑電纜進行直流耐壓存在嚴重缺陷，該文提出了應(yīng)用串聯(lián)諧振試驗方法，方便了試驗操作，提高了試驗工作效率。

1.1 內(nèi)部因素

根據(jù)該單位近5年來橡塑電力電纜試驗工作量的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)：多條10 kV和35 kV的橡塑電力電纜在進行交接直流耐壓試驗合格后，經(jīng)過一段時間運行后仍發(fā)生多起故障，有的甚至在投運期間就發(fā)生擊穿事故，現(xiàn)今試驗技術(shù)人員逐漸認識到直流耐壓僅能反映出對漏導損耗產(chǎn)生的缺陷，不能反映出極化和局部放電兩種絕緣介質(zhì)損耗缺陷，特別是固體絕緣中的氣隙等所引起的局放損耗缺陷。針對上述情況決定采用新型串聯(lián)諧振試驗裝置來解決上述問題。

1.2 外部因素

目前，隨著國家電網(wǎng)的日益發(fā)展，被試設(shè)備的電壓等級越來越高，容量越來越大。早先的交流升壓變壓器由于設(shè)備體積大，設(shè)備重量重，不能滿足現(xiàn)代試驗中的體積小、重量輕、操作簡單、兼容性強的特點。所以，串聯(lián)諧振這種技術(shù)得以迅速推廣與應(yīng)用。

2 創(chuàng)新點

2.1 工作原理及方案

串聯(lián)諧振耐壓試驗是利用電抗器的電感與被試品電容實現(xiàn)串聯(lián)諧振，通過調(diào)節(jié)激勵電源的頻率使其與試驗回路的固有頻率相同，串聯(lián)回路達到諧振狀態(tài)，從而在被試品上產(chǎn)生高電壓，實現(xiàn)對被試品耐壓試驗的目的。

2.2 工作方案

串聯(lián)諧振設(shè)備主要由5個部件組成，分別是變頻控制箱（調(diào)頻諧振頻率一般在30～300 Hz）、諧振電抗器、勵磁變、電容分壓器、負載補償電容器（用于非電容被試品）及其附件。通過自動或者手動調(diào)節(jié)變頻控制箱的頻率使其與被試品回路的固有頻率相同，串聯(lián)回路達到諧振狀態(tài)，從而在被試品上產(chǎn)生高電，實現(xiàn)對被試品耐壓試驗的目的。此試驗裝置符合規(guī)范要求，對電力電纜進行工頻交流耐壓試驗是鑒定橡塑電纜絕緣好壞最有效的辦法。

2.3 攻克的技術(shù)難點

（1）利用諧振原理，使得耐壓設(shè)備體積小、重量輕、運輸方便、操作簡單、兼容性強。（2）采用串聯(lián)諧振可以有效地發(fā)現(xiàn)橡塑電纜的缺陷，并且對電纜的損傷比較小，達到理想的試驗?zāi)繕恕＃?）利用串聯(lián)諧振產(chǎn)生的電壓及波形與設(shè)備運行電壓情況相似，可以很好地檢測出設(shè)備的實際運行情況和存在的缺陷。

3 實施方案

確定了串聯(lián)諧振的技術(shù)方案后，制定科學、合理的工作流程。

3.1 串聯(lián)諧振回路各參數(shù)的計算

當RLC電路產(chǎn)生諧振時，XL=XC，UC=IsXC=UsXC/ ，諧振回路電流：Is=Us/=Us/R，式中US為電源輸入電壓，Q是品質(zhì)因數(shù)。即在被試品上獲得的電壓是電源輸入電壓的Q倍。輸入功率P=UsIscosδ諧振時，電路為純電阻性的，即cosδ=1，故P=UsIs。

加在被試品上的容量PS是施加的電壓UC和電流I的乘積：PS=UCIs=QUsIs=QP。也就是在被試品得到的容量為試驗電源容量的Q倍。實際試驗回路中的Q值一般可以達到20～70，激勵電壓僅為試驗品諧振電壓的1/Q，激勵功率亦為諧振功率的1/Q。

3.2 電抗器的組配

（1）串聯(lián)諧振設(shè)備主要運用于被試品主絕緣耐壓。其中根據(jù)被試品不同，對電抗器的配置要求也不相同。根據(jù)試驗標準選擇試驗電壓，并根據(jù)試驗電壓考慮電抗器的組配。

（2）估算或者通過儀器測量被試品的電容量，根據(jù)電容量選擇電抗器組配。

3.3 耐壓試驗現(xiàn)場接線方式的選擇

在現(xiàn)場實際應(yīng)用中根據(jù)不同的電纜型號及距離采用不同的接線方式：如果試驗電壓，試驗電流可以達到被試品要求，可以采用電抗器串聯(lián)串聯(lián)方式，如果試驗電壓可以達到被試品要求但試驗電流不符合要求，那么在現(xiàn)場應(yīng)將中須采用電抗器并聯(lián)方式。

3.4 耐壓試驗裝置的現(xiàn)場布置方式

根據(jù)電抗器的放置方式不同，耐壓試驗裝置可以分為豎直式布置和平鋪式布置。

4 現(xiàn)場試驗注意的事項

（1）電抗器放置必須與周圍物件保持一定安全距離。（2）電抗器放置過程中嚴禁放置在鐵板上，因為放置在鐵板上將產(chǎn)生渦流，影響諧振試驗。（3）電抗器串聯(lián)平鋪放置式使用時，第1節(jié)電抗器可直接放置在地上（輸入電壓低通常才幾千伏，并且隨設(shè)備配置了可拖地的高壓引線不存在高壓危險），第2節(jié)電抗器必須在底部放置轉(zhuǎn)配絕緣筒。

5 耐壓試驗裝置現(xiàn)場使用效果

110 kV閆莊則變電站10 kV 2號接地變電纜試驗工作，此設(shè)備為2007年投運，交接試驗中采用直流耐壓試驗，試驗合格后，運行一段時間后停運。根據(jù)負荷情況需再次投運，便進行此電纜的臨檢。進行耐壓試驗時，A相、B相交流耐壓試驗數(shù)據(jù)均通過，C相電纜耐壓試驗升壓至21.4 kV 4 min時，在接地變電纜終端頭側(cè)聽到明顯的放電聲音，串聯(lián)諧振失壓。

經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)C相電纜終端頭絕緣已經(jīng)被擊穿，將電纜頭剝開后檢查發(fā)現(xiàn)電纜終端頭制作過程中由于在剝離半導體層時，刀的深度控制不好，劃傷電纜主絕緣層。

6 成果取得效益

（1）經(jīng)濟效益：采用此方法，能有效地發(fā)現(xiàn)設(shè)備的缺陷，避免不必要的經(jīng)濟損失。

（2）社會效益：采用新方法耐壓試驗后2年時間內(nèi)，未發(fā)生一起由于電纜本身質(zhì)量或者電纜終端頭制作工藝不合格引起的事故。保證了公司供電可靠性，減少了售電量的損失，有效地提高了公司服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)水平。

7 成果展望

7.1 目前成果推廣應(yīng)用及轉(zhuǎn)化情況

目前該試驗裝置已經(jīng)在公司橡塑電力中得到了廣泛應(yīng)用。在此期間，發(fā)現(xiàn)了電力電纜的多起缺陷，有效地彌補了直流耐壓的不足，實踐中已經(jīng)取得了良好的安全效益、經(jīng)濟效益和社會效益。同時應(yīng)仍將不斷地總結(jié)經(jīng)驗，取長補短，逐漸改進，加強對新設(shè)備、新試驗方法應(yīng)用、為電網(wǎng)和設(shè)備的安全運行提供保證。

7.2 課題應(yīng)用前景展望

（1）課題延伸：在此試驗設(shè)備的基礎(chǔ)上與廠家溝通，爭取更進一步的提高設(shè)備性能，向電力市場推廣。（2）效率發(fā)揮：邀請經(jīng)驗豐富的技師、技術(shù)能手進行培訓，提升了設(shè)備的使用效率。

參考文獻

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