2015,5
测斌工具与解决方案
电力电缆変频谐振
耐压试验分析
胡趯方
(佛山顺徳供电局,528300)
摘要:随着交联聚乙烯(XLPE)电力电缆在城市电网中的大量应用,直流
耐压试验方法经不再适用于XⅫPE电缆。但工频交流
耐压试验设备笨重,不适合现场应用,近年米理论和实践都证明变频谐振试验是替代工频试验的最佳选择。本文从理论和应用
方面探讨了变频谐振试验方法。
关键词:X.PE电缆;变频诺振耐压试验
Analysis of variable frequency resonance voltage withstand test
of power cable
(Roshan Shunde Power Supply Bureau, 528300
Abstract: With the dcve lopment of cross l inked pol yethy I one(XI.PE)a I argc number of app lication of powcr
cable in the city power grid, DC withstand voltage Lest ethod is no longer applicable Lo XLPE cable Bul
the AC voltage frequency test, heavy equipment, not suitable for field application, in recent years, both
the theory and the practice provcd that the variable frequcncy rcsonancc test is the best choice for
lternative power [requency tesl. This paper discusses the Lest me thods of variable frequency resonance [rom
the aspects of theory and application
Keywords XLPE cable; var iable frequency resonance Lesl
电力电缆采用变频谐振耐压试验的背景与优耐压试验利交流时压试验。虽然非破坏性试验能发现许多绝缘缺
势分析
陷,但因为试验电压较低,某些局部缺陷还是不能够被检出,所以
与架空线路相比,电统线路具有敷设隐蔽、受气候干扰小、少
须通过破坏性试验米进一步暴露这些缺陷
维护、对城市市容影响小等优势,在城市电网中的应用越米越普
直流耐压试验设备体积小、重量轻、操作简单、便于现场实
遍,而且电缆化率也成为衡量城市电网技术水平的重要标志。随施,同时早期的
油浸纸绝缘电力电缆的绝缘结构为油和纸的组
着油浸纸绝缘电力电缆逐步退出历史舞台,代之以安装简便、没合,采用直流耐压试验不会因累积电荷而造成绝缘损伤,所以曾
有漏油困扰的橡塑绝缘电力电缆,其中交联聚乙烯(XPE)电ク经很长一段时间作为现场的主要试验项目。但是直流耐压试验不
缆更因为电气机械性能好、传输容量大、施工安装灵活而成为主合适用于XP.电缆,因为它的绝緣结构是固体介质,这与汕浸纸
流电缆。
电缆绝缘结构迴异,在直流电场作用下容易储存和聚集空间电荷
为了保证线路安全运行,电力电缆投入运行前必须进行交接而形成“记忆效应”需要很长时间才能完全释放出累积的电荷,
验收试验,以避免机械损伤、安装工艺缺陷等问题引起运行故而交接试验和预防性试验后都不大可能等待这么久再投运,这样
损失:在电力电缆运行期间,也要定期进行顶防性试验,以便及很容易出现累积的电荷叠加在工频交流电压峰值上而击穿电缆
时发现故障隐患和潜伏性缺陷。在这些试验中,按照被试绝缘的另一方面XMPE电缆中的“水树枝”(指水分浸入绝缘结构并在电
危险程度分为非破环性试验和破环性试验两大类,前者困为施加场作用形成的树枝状物切)在巨流电作用下会迅速转化ゾ电树
的电压低于额定电压,不会损伤电缆的绝缘性能而被称为非破坏枝”指绝缘结构内部形成的树枝状放电通道),从而加速绝缘老
性试验,主要试验项目包括绝缘电阻测量、泄漏电流测量、介质按化和引起电缆击穿故障。
交流耐压试验环境更接近实际运行环
耗因数测量等;后者要在高于工作电压条件下进行试验,可能引
境,而且电场分布也与直流电压不同,交流电场由介电参数控制,
起绝缘损伤和破坏,故称之为破坏性试验,主要试验项目是直流直流电场由电阻率控制,这些特点决定了交流耐压试验是鉴定
XLPE电缆更有效、更安全的方法。
甲壬测试
「测试工具与解决方案
2075.5
经过多年研究和探索,交流耐压试验己形成工频耐压试验、功率P= U coso,因发生谐振时负荷为纯电阻性,cOS9=1,所以
变频耐压试验、超低颊耐压试验利振荡波耐压试验四个系列。工.P=U。加在被试电缆上的容量=で=QI=QP,也就是说试验
频耐压试验是指采用试验电压频率为49~6ll的交流电源电源容量只是被试电缆需要容量的1/2,联系上一章中变频串联
进行耐压试验,根据设铬原理又分为直接工频和工频串联诺振诺振装置的Q数据,就不难理解变频诺振的优势所在了。
(调感式串联诺振)两种主要方法。变频耐压试验是指利用能够
虽然串联谐振是应用较广泛的方法,但仍然可以根据实际需
产生可变频率20~30?ル的交流电压装置进行耐压试验,主要而米取其他回路形式。图2是并联谐振耐压试验的等效回路,
要方法为变频谐振耐压试验法。超低频耐压试验是指输出频率适用于试验变压器容量不足的情況。在并联回路中,发生诺振时
为0.01~0.1Hz的交流耐圧试验。振荡波耐圧试验是指利用高X』=Xc。此时と、4都比较大,但却有10,U=U。通过调整试
压直流电源经谐振电抗器对试验回路缓慢充电,然后再将试验验电源频率可调谐回路至谐振,并且电源频率和试验回路特性対
回路迅速接地,使电缆电容与谐振电抗器发生自由振荡的耐压谐振条件与试验电压的稳定性有决定性影响,且由于被试电缆放
试验。在上述交流耐压试验方法中,工频法与电缆实际运行环境电时电源输出电流较小,因而可避免对被试电缆绝缘造成损伤。
无疑是最接近的,其等效系数为1,而振荡波试验的等效系数为
如果试验变压器额定电流和额定电压都无法满足试验要求
1.27~1.58,超低频试验的等效系数为1.26~1.5,变频谐振时,可采取串并联谐振回路,如图3所示。互、2分别包含了用以
试验的等效系数不到1.2。那么工频耐压试验是否就是最理想补偿被试电缆容性电流的电抗器,通过调诺电源频率可达到诺振
的呢?这还要比较试验设备的品质因数、单位容量等参数。品质状态。谐振时,试验变压器仅需提供整个回路中的部分有功损耗
因数是指无功功率绝对值与有功功率之比,直接工频、工频串联所以同样可以减小试验变压器容量,但对品质因数Q有一定
谐振和变频谐振的品质因数(Q)大约为5(最大)、30~60和响。
40~120:从试验设备容星看,直接工.频装置为15~20kg/kVA,2.2变频谐振试验装置
工频串联谐振装置为3~10kg/AkVA,变频谐振装置为0.5~2
以变频串联谐振耐压试验为例,试验装置由变频电源、励磁
kg/kVA。例如8.7/10kV、300mm2的XLPE电缆,假设采用17.4变压器、谐振电抗器、电容分压器利补偿电容几部分组成。日前,
kV的试验电压,试验设备容量为51.29kWM/m,采用直接工频试变频电源可自动调谐,当然也可以通过手动方式进行调谐。励磁
验设备至