kV電力電纜交流耐壓試驗(yàn)介紹

1、隨著我國的電力事業(yè)的迅速發(fā)展 , 尤其是在城網(wǎng)改造中 , 用交聯(lián)聚乙烯電纜 （以 下簡稱: “交聯(lián)電纜” ）代替架空線路已成為一種趨勢,高電壓的電力交聯(lián)電纜使用的數(shù)量越來越多。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 , 對交聯(lián)電纜 進(jìn)行現(xiàn)場交流耐壓試驗(yàn)十分必要。 過去由于受試驗(yàn)設(shè)備的限制 , 在現(xiàn)場對交聯(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)來代替。存在兩個(gè)缺點(diǎn) :1） 直流電壓對交聯(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” , 它就需要很長時(shí)間來釋放盡殘留在電纜中直流電荷。 而當(dāng)該電纜投入運(yùn)行時(shí) , 直流電荷便會(huì)疊加在

2、交流電壓峰值上 , 產(chǎn)生“和電壓” , 遠(yuǎn) 超過電纜的額定電壓 , 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 , 直流電場分布受電阻率影響 , 而交 流下電場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 , 對于交聯(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 , 國內(nèi)外許多專家都建議現(xiàn)場對交聯(lián)電纜 進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)來代替直流電壓試驗(yàn)。 由于電力電纜對地電容量很大 , 在現(xiàn)場采用 50Hz工

3、頻進(jìn)行交流耐壓試驗(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) GB11017-89 1及IEC840,現(xiàn)場絕緣耐壓試驗(yàn)中使用的交流電 壓頻率 , 可采用 30 300Hz。2 交流耐壓的幾種試驗(yàn)方法2 l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 ,見圖 1 所示。當(dāng)試驗(yàn)回路中 3 0L =1 3 OC（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)場試驗(yàn)需要

4、 ; 通常該試驗(yàn)接線僅適用于被試品電容量較小而試驗(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。對于電力電纜來說 , 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 改變試驗(yàn)回路的電感 L 或頻率 3 , 即: 3 O=1 LC 或 L =1 3 O2C;采用改變電感的方法來滿足串聯(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)通過改變試驗(yàn)電源頻率

5、來使3 0L = 13 0C來達(dá)到所需的電壓，但這時(shí)需要一套調(diào)頻電源裝置。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 , 見圖 2 所示。當(dāng)試驗(yàn)回路中 30L=130C（C 包括 CX、 C1、 C2） 時(shí),試驗(yàn)回路產(chǎn)生并聯(lián)諧振 ,此由于電抗器的補(bǔ)償作用時(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 變壓器理論上僅提供回路阻性電流 , 可以大大降低對試驗(yàn)變壓器的容量要求。 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滿 足并聯(lián)諧振要求。 如

6、果有一套調(diào)頻電源裝置的話 , 也可采用改變試驗(yàn)電源頻率的方法 使回路滿足試驗(yàn)要求。23 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滿足 試驗(yàn)要求就比較困難 , 所以國內(nèi)外進(jìn)行長電纜交流耐壓試驗(yàn)一般均采用串、 并聯(lián)調(diào)頻 諧振方式。如圖 3 所示 ,在試驗(yàn)回路中串入電抗器產(chǎn)生串聯(lián)諧振來提高被試品試驗(yàn)電壓,在被試品兩端并聯(lián)電抗器使

7、被試品電容電流大部份由電抗器來補(bǔ)償, 從而使通過串聯(lián)電路中電抗器的電流大為減少 , 從而降低試驗(yàn)對電抗器、 試驗(yàn)變壓器的要求。 采用調(diào) 頻電源裝置來改變試驗(yàn)頻率使 3 0L =1 3 0C,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。3 I 、 II 回電力電纜交流耐壓試驗(yàn)云南電力試驗(yàn)研究所對昆明供電局 I、II回110kV交聯(lián)電力電纜進(jìn)行交流耐壓 試驗(yàn),采用的是調(diào)頻方法及串 -并聯(lián)諧振接線方式 （見圖 3 所示）; 其兩條電纜長度均為2 1km,每km的電容量為0 12卩F,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)

8、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,每個(gè)補(bǔ)償電抗器通過的電流不到2A,而串聯(lián)回路中的電抗器電流僅為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 , 試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表。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。4 調(diào)頻電源

9、裝置的主要技術(shù)參數(shù) :4 l調(diào)頻電源柜額定輸入電壓:三相380V交流？單相輸出電壓 : 0365V, 標(biāo)準(zhǔn)正弦波 ?額定輸出電流 : 0800A頻率調(diào)節(jié)范圍 : 30300Hz？重量 : 800kg4中間升壓變壓器額定容量 : 80kVA?高低壓變比 : 18000V/400V43諧振電抗器（單節(jié)的額定參數(shù)）額定電感量 : 200H?額定電流 : 4A?額定電壓 250kV?50Hz時(shí)的品質(zhì)因素 Q: 50?重量: 1 000kg5 結(jié)束語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不是簡單地 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