串联谐振试验装置在电缆耐压试验中的应用

发布日期：2021-03-01　点击：3017次

一、问题的提出

近年来存在的许多问题及现状，随着城市电网改造项目的实施，高压交联电缆开始得到广泛的应用。根据IEC 840或CIGREWG21.03的推荐规程，现场试验的目的不是检查电缆的制造质量或电缆附件的制造质量，其制造质量已在型号试验和工厂试验中得到确认。现场竣工验收试验的目的是检查电缆敷设、附件安装是否准确，电缆在运输、装卸、储存、敷设和回填的时候是不是意外损坏。由于试验对象和测试设备的容量大，直流耐压试验方法已经使用了很长一段时间，但是在交联电缆投入使用之前，在测试方法上存在许多缺陷。因此，对交联聚乙烯电缆的非直流耐压试验越来越受到人们的重视。红外测温仪是一个非接触式可直接远距测温的仪器，它对信息进行调制、线性化，达到指示、显示和控制的目的。主要作用于铁路轨道、超高压电缆深埋接头、气体分析及控制场合等等。

由于设备容量和体积的问题，高压电缆敷设后的现场交流耐压试验还没有相应的标准。在CIGRI国际大电网工作会议第21工作组完成的《高压挤包绝缘电缆验收试验推荐指南》中，对目前采用的直流耐压试验方法提出了质疑，交流试验方法采用的是工频和交流试验。建议使用近似的电源频率(30-300赫兹)。IEC 60840标准除原直流试验标准外，在45~150 kV敷设后，在电缆试验标准中加入了1.7U05min或1U024h的交流试验标准。在220千伏等级的IEC62067/CD草案中，取消了电缆敷设后直流试验标准，仅交流试验要求为20-300赫兹1.4 U060分钟。南方电网公司2004年颁布的"电力设备企业标准预防性试验规范"规定了XLPE电缆的交流耐压试验标准。试验频率为20×300 Hz，35 kV及以下电缆试验电压为1.6倍，110 kV电缆试验电压为1.36倍，220 kV电缆试验电压为相电压1.12倍。

二、谐振试验装置使用中的注意事项

(1)谐振电源产品多为高压试验设备，需要高压试验专业人员使用。在使用之前，你应该仔细阅读说明，并反复训练。

(2)经营者不得少于二人。使用时应严格遵守机组高压试验作业安全规范。

(3)为保证试验的安全性和正确性，除熟悉产品说明书外，还必须严格按照国家有关标准和规定进行试验操作。

(4)连接线不得错误连接，特别是接地线。否则，可能会损坏测试设备。

(5)使用该装置时，输出为高压或超高压，必须可靠接地。注意操作的安全距离。

(6)串联谐振试验系统采用谐振电抗器产生高压。也就是说，高压能否产生主要取决于反应堆和谐振堆是否共振。因此，当所需的高压不能当场产生时，测试人员应分析是什么破坏了共振条件。电路是否接通等。

(7)串联谐振试验系统的励磁变压器有特定的电压和电流要求。在选择替代方案时，必须考虑电压和电流，不应使用相同容量的普通试验变压器。

三、电力电缆耐压试验的意义

电力电缆在使用过程中易受各种因素的影响，造成故障、短路等问题，这些问题与绝缘缺陷有关，主要由以下几个方面造成：

1、长期满负荷运行。一般情况下，当电缆温度升高8℃时，绝缘寿命就会降低。电缆长时间满负荷运行，会导致长期高温状态，缩短绝缘使用寿命。

2、外部影响。这主要是由于施工工艺对电缆敷设过程的影响。

3、潮湿。因为雨水具有导电性质，所以会导致介质损耗的上升，从而导致绝缘加热，减少绝缘的寿命。

4、接触不良。这主要是由于电缆制造技术水平低、缺乏压实、加热不足等原因导致电缆接头绝缘降低。

5、腐蚀。风蚀、雨水侵蚀和地下电缆的酸碱腐蚀会降低电缆的绝缘性能。所以，检查电力电缆的故障或损坏具有很重要的现实意义。耐压试验是一种检测电缆故障的方法。

四、目前电力电缆耐压试验的主要方法

1.超低频耐压试验

超低频(0.1hz)耐压试验方法最早出现在1980年。主要是用来观察电缆运行中是否有绝缘缺陷的无损检测方法。通过大量的室内试验和现场试验，证明了超低频耐压试验在中低压电力电缆的耐压试验中具有良好的性能。应用效果。该方法的原理是通过整流滤波将50 Hz交流电转换为直流电压，再通过逆变电路将直流电压转换为1 kHz交流电压，再用0.1Hz正弦振荡器完成幅度调制。经调幅后，1 kHz交流电压等幅波将转化为0.1Hz变换横幅波。它主要基于高压变压器和电压倍增器电路之间形成的高压。其主要性能是以变阻器为媒介的正弦波，使高压交流负载能输出0.1hz的高压正弦波。超低频耐压试验幼树主要有：无损伤，精度高，设备体积小，携带方便。但该方法输出电压水平低，主要用于中低压电缆的耐压试验。

2.调感式工频串联谐振试验

该方法的主要目的是利用电抗器的电感和被测电缆的电容在50 Hz工频环境下产生谐振的工作原理，在此过程中产生高电压。电感调制串联谐振试验的优点在于：(1)输出电流波形基本为正弦;(2)特异性高。只有当串联谐振电路满足产生谐振的条件时，才会形成高压。一旦测试电缆出现问题，就会导致电路异常，相当于短路和大功率。电压也会持续下降，而且由于电抗器可以限制短路电流，保护装置不会受到影响，所以无需安装电阻保护装置。该测试方法存在操作复杂、系统质量因数低、自动化程度低、噪声大等缺点，限制了其在实际应用中的应用。

3.变频串联谐振试验

变频串联谐振试验的原理与电感调制工频串联谐振试验相似。唯一的区别是变频串联谐振试验通过调整变频电源的输出电压频率来实现试验电路的谐振，而电感调制工频串联谐振试验则实现试验的谐振。电路通过调整输出电压的频率;电感调制电源频率串联谐振试验是基于50赫兹电源频率调制。为了在测试电路中实现谐振，节省了电抗器产生的电感。变频串联谐振试验的优点是：当被测电缆的供电容量小于被测电缆的供电容量时，可进行远低于所需电源的测试，有效地提高了现场测试的效率，克服了传感工频耐压试验装置的缺点，使其在实际生活中得到了更广泛的应用。此外，串联谐振试验的频率只有30-300Hz，这可以改善超低频耐压试验的频率太低，损耗太小，与实际损耗不匹配的问题。所以，变频串联谐振耐压试验结果非常的准确与详细。

五、变频串联谐振耐压试验设计

变频串联谐振耐压试验主要包括变频电源主电路、励磁变压器、谐振电抗器、电容分压器、补偿电容器等设备。国际大型电网会议组织建议以30~300 Hz作为测试频率范围，但由于现实生活中的一些影响因素，20~300 Hz可以作为测试频率范围。我国额定电源频率为50赫兹，预防性试验的电源频率范围为45-55赫兹。该方法的目的是满足被测电缆绝缘衰减的实时监测要求，选择大于额定电源频率范围的频率。在实际测试中，近工频为35≤75 Hz，这主要是由于工频为35~75 Hz时，击穿电压的可靠性为95%。因此，在变频串联谐振耐压试验中，选择35~75 Hz为理想状态。

六、结束语

现如今电力行业迎来着快速的发展，电力电缆耐压试验的作用也越来越大。变频串联谐振因为它的优点，在电力电缆耐压试验中得到了非常广泛的应用，来增强高我国的供电质量，确保人们工作与研究的有序发展。本文主要分析了中频电力电缆耐压试验中低频耐压试验、电感调制工频串联谐振试验和变频串联谐振耐压试验的原理及优缺点，并对试验结果进行了分析。分析表明，变频串联谐振在高压电力电缆耐压试验中的应用效果最好，可以实时进行。监测结论，效率高，检测时间短，精度高，可靠性高。