高壓交聯電纜串聯諧振試驗過程優化

文/陳磊

高壓交聯電纜串聯諧振試驗過程優化

文/陳磊

隨著城市電網工程建設中高壓交聯電纜應用越來越廣。高壓交聯電纜常采用串聯諧振的方式進行耐壓測試。本文將試驗為三個環節，并著重對試驗流程優化研究，實踐表明：采用新流程能有效縮短實驗時間，節省實試驗成本。

交聯電纜 串聯諧振 過程優化

目前在國際和國內已開始大量使用XLPE交聯聚乙烯電力電纜。以往采用直流耐壓試驗會引起絕緣的嚴重損傷。目前多采用串聯諧振交流耐壓設備進行試驗。本文將試驗為三個環節，并著重對試驗流程優化研究。

1 串聯諧振試驗優化的關鍵點分析

高壓交聯電纜串聯諧振試驗的主要分為試驗前的安裝設備調試及測試出諧振點位以及實際測試三個環節。在第一環節中所需要進行的相關操作最復雜，占時最長，能夠優化的也最多。因此選取第一環節作為主要優化環節。

1.1 接線布置不當

（1）地線布置不當。控制箱、分壓器等設備的接地端經常隨意延長；接線不集中且相互交叉，電抗器經常放置在地線組及分壓器接線之間，且距離較近；

（2）設備接線布置不當。各設備位置不合理，如勵磁變壓器未放置在電抗器與控制箱之間；未對高壓引線的線路進行固定。

1.2 設備調試過程復雜、出錯率高

進行串聯諧振實驗的先行條件是對設備進行調試，使其達到實驗需要的標準參數狀態。在實驗中需要設置輸入電流、電壓、電抗器電流等參數，其中任何參數設置不當，就可能無法尋找出正確諧振點位。同時，為了獲得良好的測試效果，需要結合被測電纜的具體規格參數，對接線形式及各配合設備配置進行計算，確定出最佳的接線形式方案及配置。高壓交聯電纜串聯諧振實驗的理論計算過程較為復雜，基本采用人工計算的方式進行，導致出錯率較高。

根據以上分析，可以將第一環節中的時間拖延歸結為未能提前接線布置及設備配置計算不準確兩方面因素。

2 基于Excel計算模型的流程優化

2.1 串聯諧振實驗流程改進

采用單一的并行工程并不能獲得減少串聯諧振試驗周期的最優化效果，必須從整體試驗流程入手。主要實施方案：

早年在兵團看外國小說，印象最深的就是“植物花草”的描寫。比如托爾斯泰筆下的老樹，契訶夫筆下的弱花，生于鄉村的莎士比亞能寫出“食草愛驢”的神來花事。《紅樓夢》中則擺出花草植物的藥用百科，而魯迅說過的一句話多年來印象深刻，大意是：鄙夷枝葉者，決計得不到花果，用意似也在看重微觀、強調細節。

（1）在試驗開始前，完成測試設備的運輸安裝工作。對各個過程中的施工人員進行明確的崗位劃分。在實驗開始前進行周密的任務規劃，并未安裝準備工作留有充分的緩沖時間。

（2）對各個工序次序進行科學合理的安排，并且對接線位置及設備進行科學規劃。為后續流程的進行提供較多的時間保障。

2.2 Excel模型的建立

利用Excel表格定義相關數據的計算公式，在表格中輸入相應的電纜長度、截面積及設備運行初始參數變能夠得到試驗所需的配置方案。采用這種方法，不僅能夠減少計算時間，還能夠增加計算的準確性，提高設備調試成功率。

2.2.1 在Excel中繪制電抗器連接方式

串聯諧振實驗中電抗器連接方式有5種，具體如下：

（1）兩臺電抗器并聯，在測試電流超過電抗器額定電流的條件下使用。

（2）1臺電抗器直接接線，用于常規的串聯諧振實驗。

（3）2臺電抗器串聯，在測試電流超過電抗器額定電流的條件下使用。

（4）用1臺電抗器作為電阻補償接線。

（5）用1臺電抗器作為電容補償接線。依據上述連接方式，分別在Excel中繪制電抗器連接線圖。

2.2.2 定義實驗用計算公式

串聯諧振過程中采用的基本公式如下：

（1）根據電纜標準值，計算電容。

其中：C——電容值；C1——單位面積內電容值；L——電纜長度

（2）根據電抗器電容及電感計算實驗頻率。

其中：f——頻率；L——電感

（3）根據實驗頻率及電壓計算電流。

其中U1——電壓

（4）根據電流計算總功率。

（5）根據總功率、電壓及品質系數計算電流。

其中U2——輸入電壓 Q——品質系數

（6）根據功率及品質系數計算勵磁變壓器電容。

（7）計算勵磁變壓器占空比。

其中T——為勵磁變壓器電壓比

（8）計算勵磁變壓器電壓。

（9）計算勵磁變壓器電流。

根據以上計算公式在Excel中定義相關函數，這樣就可以快速獲得串聯諧振實驗的配置參數。為了對數據進行保護，可在Excel中對重點參數項標紅，保證參數不會因人為因素而變化。

2.2.3 操作應用

本文選取35Kv電纜進行測試，電纜長度為500m，電纜橫截面積為3*240mm2。在Excel中的具體操作流程如下：

（1）輸入實驗設備的已有參數：電抗器電感7H，電源電壓380V，勵磁變電壓比3.4，品質系數60。

（2）電纜標準截面積單位電容值為0.44μF/m，電纜長度500m，電纜截面積為3*240mm2，在Excel中計算出電纜電容值220μF。

（3）輸入電源電壓35kV，在Excel表格中可得到頻率為15.3Hz，實驗電流2.30A，輸入電流40.5A，占空比67.4%，勵磁電流為58.2A。上述參數滿足設備要求后，用1臺電抗器便能夠完成高壓交聯電纜串聯諧振試驗。

3 優化效果

依據試驗結果顯示，通過基于Excel計算模型的流程優化能夠在較短時間內調試出最佳的實驗參數及接線方案，并能夠及時尋找出諧振試驗點。只要接線方式較為科學合理，在試驗過程成未產漏磁干擾以及電容不穩等現象，充分保證試驗過程的穩定性及可靠性，就能有效縮短試驗周期。

4 總結

高壓交聯電纜串聯諧振試驗是一項流程較為發雜的試驗，在試驗過程中必須充分保證接線方式布置的合理性，并減少因計算導致的重復性設備調試問題。對試驗流程中出現的嚴重問題需要進行具體拆分再通過創新方案進行解決。

參考論文

[1]徐偉,殷凌鋒,葉颋.高壓交聯電纜串聯諧振試驗作業流程的精益化管理[J].電世界,2014(11)：26-29.

[2]葉頲,溫德康,周婕,周詠晨.提高高壓交聯電纜線路試驗有效性的措施[J].電力與能源,2014(05)：654-656.

作者單位 國家新聞出版廣電總局東南廣播電視維護中心福建省福州市 350007