110kV電纜耐壓試驗(yàn)

1、頁(yè)眉內(nèi)容電纜試驗(yàn)手法的革新1 概述隨著我公司的發(fā)展,尤其是在城網(wǎng)改造和城市美化的要求,用交聯(lián)聚乙烯電纜(以下簡(jiǎn)稱(chēng) : “交聯(lián)電纜 ”)代替架空線路已成為一種趨勢(shì) ,高電壓的電力交聯(lián)電纜使用的數(shù)量越來(lái)越多。為了檢驗(yàn)和保證交聯(lián)電纜的安裝質(zhì)量,在送電投運(yùn)前 ,對(duì)交聯(lián)電纜進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓試驗(yàn)十分必要。過(guò)去由于使用交聯(lián)電纜一般長(zhǎng)度都比較長(zhǎng)，因此容量較高，受試驗(yàn)設(shè)備的限制,在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)交聯(lián)電纜進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)比較困難 ,一般采用直流耐壓試驗(yàn)來(lái)代替。存在兩個(gè)缺點(diǎn):?1)直流電壓對(duì)交聯(lián)聚乙烯絕緣,有積累效應(yīng) ,即“記憶性 ”。一旦電纜有了由于直流試驗(yàn)而引起的“記憶性 ”,它就需要很長(zhǎng)時(shí)間來(lái)釋放盡殘留在電纜中直流電

2、荷。而當(dāng)該電纜投入運(yùn)行時(shí),直流電荷便會(huì)疊加在交流電壓峰值上,產(chǎn)生 “和電壓 ”,遠(yuǎn)超過(guò)電纜的額定電壓,使絕緣加速老化 ,縮短使用壽命。2)直流電壓分布與實(shí)際運(yùn)行的交流電壓不同,直流電場(chǎng)分布受電阻率影響,而交流下電場(chǎng)分布與電阻率和介電系數(shù)都有關(guān)。因此直流耐壓試驗(yàn)并不能象交流耐壓一樣可以準(zhǔn)確地反映電纜的機(jī)械損傷等明顯缺陷,直流試驗(yàn)合格的電纜,投入運(yùn)行后 ,在正常工作電壓作用下,也會(huì)發(fā)生絕緣故障。由此可見(jiàn),對(duì)于交聯(lián)電纜采用傳統(tǒng)的直流耐壓試驗(yàn)是不可取的,應(yīng)予淘汰。近年來(lái) ,國(guó)內(nèi)外許多專(zhuān)家都建議現(xiàn)場(chǎng)對(duì)交聯(lián)電纜進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)來(lái)代替直流電壓試驗(yàn)。由于電力電纜對(duì)地電容量很大 ,在現(xiàn)場(chǎng)采用 50Hz 工頻進(jìn)行

3、交流耐壓試驗(yàn)條件難以具備,但采用調(diào)頻電源進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn),條件是基本具備的。 根據(jù)規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)絕緣耐壓試驗(yàn)中使用的交流電壓頻率 ,可采用 30300Hz。2 交流耐壓的幾種試驗(yàn)方法精心整理頁(yè)眉內(nèi)容?2·1串聯(lián)諧振如果被試品的試驗(yàn)電壓較高,而電容量較小 ,?一般可采用串聯(lián)諧振方法,見(jiàn)圖1所示。串聯(lián)諧振的等效電路當(dāng)試驗(yàn)回路中0L?=10C(C包括 CX 、C1、C2)時(shí),試驗(yàn)回路產(chǎn)生串聯(lián)諧振,此時(shí)能在試品上產(chǎn)生較高的試驗(yàn)電壓(試驗(yàn)電壓高低與回路品質(zhì)因數(shù)有關(guān)),如果電容C 較大 ,試驗(yàn)回路電流也較大,通過(guò)電抗器的電流也較大,這時(shí)試驗(yàn)設(shè)備一般難以滿足現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)需要;通常該試驗(yàn)接線僅適用于被試品電容

4、量較小而試驗(yàn)電壓較高,試驗(yàn)變壓器能滿足試驗(yàn)容量要求而不能滿足試驗(yàn)電壓要求的情況。對(duì)于電力電纜來(lái)說(shuō) ,被試設(shè)備的電容量 C 是固定的 ,要使試驗(yàn)回路產(chǎn)生諧振就要改變?cè)囼?yàn)回路的電感L 或頻率 ,即: 0=1?LC或 L?=102C;?采用改變電感的方法來(lái)滿足串聯(lián)諧振需采用可調(diào)電抗器,但限于運(yùn)輸和在現(xiàn)場(chǎng)搬動(dòng),電抗器的體積和重量不能做得很大,因此可調(diào)電抗器的調(diào)節(jié)范圍是有限的。所以在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)采用調(diào)感的方法往往由于電抗器的范圍有限而不能滿足試驗(yàn)要求。另一種方法是采用調(diào)頻的方法,即當(dāng)電抗器和電容固定時(shí)通過(guò)改變?cè)囼?yàn)電源頻率來(lái)使 0L?=?1?0C來(lái)達(dá)到所需的電壓,但這時(shí)需要一套調(diào)頻電源裝置。?2·

5、2并聯(lián)諧振?如果被試品的試驗(yàn)電壓較低而試品容量較大時(shí),一般可采用并聯(lián)諧振方法,見(jiàn)圖2 所示。并聯(lián)諧振的等效電路當(dāng)試驗(yàn)回路中0L=10C(C包括 CX 、C1、C2)?時(shí),試驗(yàn)回路產(chǎn)生并聯(lián)諧振,此時(shí)試品電壓等于電抗器電壓也等于升壓變壓器高壓側(cè)電壓。由于電抗器的補(bǔ)償作用 ,變壓器理論上僅提供回路阻性電流,可以大大降低對(duì)試驗(yàn)變壓器的容量要求。精心整理頁(yè)眉內(nèi)容因此該試驗(yàn)回路適用于試品電容量大,而電壓較低的情況。 低電壓的電抗器一般容易制作 ,試驗(yàn)時(shí)可采用幾個(gè)低電壓電抗器并聯(lián)的方法或利用可調(diào)電抗器改變電感的方法來(lái)滿足并聯(lián)諧振要求。如果有一套調(diào)頻電源裝置的話,也可采用改變?cè)囼?yàn)電源頻率的方法,使回路滿足試驗(yàn)

6、要求。?2·3串 -并聯(lián)法當(dāng)試驗(yàn)電壓較高、 被試品電容量較大時(shí),采用上述兩種方法都難以滿足試驗(yàn)要求 ,主要是試驗(yàn)設(shè)備難以滿足要求:一是合適的高電壓大容量的電抗器一般單位都不具備 ;二是不同長(zhǎng)度的電纜電容量不相同,需要的電抗器也不一樣,即使是可調(diào)電抗器也往往由于可調(diào)范圍有限而難以滿足試驗(yàn)要求。因此僅靠配備合適的電抗器來(lái)滿足試驗(yàn)要求就比較困難,所以國(guó)內(nèi)外進(jìn)行長(zhǎng)電纜交流耐壓試驗(yàn)一般均采用串、并聯(lián)調(diào)頻諧振方式。串-并聯(lián)諧振的等效電路如圖 3 所示 ,在試驗(yàn)回路中串入電抗器產(chǎn)生串聯(lián)諧振來(lái)提高被試品試驗(yàn)電壓,在被試品兩端并聯(lián)電抗器使被試品電容電流大部份由電抗器來(lái)補(bǔ)償,從而使通過(guò)串聯(lián)電路中電抗器的

7、電流大為減少,從而降低試驗(yàn)對(duì)電抗器、試驗(yàn)變壓器的要求。采用調(diào)頻電源裝置來(lái)改變?cè)囼?yàn)頻率使0L?=10C,使試驗(yàn)回路產(chǎn)生諧振。這樣試驗(yàn)設(shè)備就比較容易滿足試驗(yàn)要求。舉例來(lái)說(shuō)，如一條110kV 交聯(lián)電纜長(zhǎng)為2km，其每 km 的電容量為0.12F,每一相電纜總電容量大約為0.27uF,采用的補(bǔ)償電抗器為4 個(gè)并聯(lián) ,每個(gè)電抗器的電感量為 200H 左右 ,串聯(lián)電抗器電感也為200H 左右 ,?在電抗器 1 串 4 并的串并聯(lián)諧振接線情況下,通過(guò)變頻電源盡量使試驗(yàn)頻率接近于50Hz,計(jì)算的試驗(yàn)頻率大約為 48-45Hz,計(jì)算被試品電力電纜的電容電流大約為9.04A,?4 個(gè)電抗器補(bǔ)償電感電流為7.23A

8、, 每個(gè)補(bǔ)償電抗器通過(guò)的電流不到2A, 而串聯(lián)回路中的電抗精心整理頁(yè)眉內(nèi)容器電流僅為 1.81A,這樣每個(gè)電抗器只需要耐壓 150kV 電流大于 2A; 升壓變壓器的變比為 K=18?000V/400V=45, 輸出電壓為 18kV, 電流也只需要 2A 就能滿足試驗(yàn)要求。諧振頻試品電試驗(yàn)回路 Q值被測(cè)相率流（ Uc/U）A51.91.259.5B51.61.2510.0C51.81.259.5電抗器 5節(jié)，1串 4并注 :在電纜芯導(dǎo)體和金屬屏蔽層間施加試驗(yàn)電壓110kV, 持續(xù) 5min,試驗(yàn)結(jié)果全部通過(guò)。?1)從試驗(yàn)中可以看出, “串-并聯(lián)諧振法 ”實(shí)質(zhì)上仍然是串聯(lián)諧振。這次試驗(yàn)主要還是利用L-?C 諧振原理 ·與傳統(tǒng)的串聯(lián)諧振不同之處在于,電抗器 L 不是簡(jiǎn)單的與被試品電力電纜電容Cx 構(gòu)成串聯(lián)諧振 ,而是與電抗器L1-L4 和被試電纜電容 Cx 的并聯(lián)回路產(chǎn)生串聯(lián)諧振,諧振電壓為 Uc。并聯(lián)電抗器L1-L4 主要起補(bǔ)