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目前國(guó)內(nèi)在XLPE交聯(lián)電纜交接試驗(yàn)中存在的問題，從設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)上論述了變頻諧振裝置在進(jìn)行高壓電力電纜現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓的可行性。
一、問題的提出
1、問題及現(xiàn)狀
近年來隨著城網(wǎng)改造工程的實(shí)施，高壓交聯(lián)電纜開始大量使用。按照IEC840或CIGREWG21.03建議規(guī)程，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的目的不是為了檢驗(yàn)電纜的制造質(zhì)量或電纜附件的制造質(zhì)量的好壞，其制造質(zhì)量已在型式試驗(yàn)和出廠試驗(yàn)中證實(shí)。現(xiàn)場(chǎng)竣工驗(yàn)收試驗(yàn)的目的是檢查電纜的敷設(shè)、附件的安裝是否正確及電纜在運(yùn)輸、搬運(yùn)、存放、敷設(shè)和回填的過程中，是否有受到意外損害。在交聯(lián)電纜投運(yùn)前的試驗(yàn)手段上由于被試容量大和試驗(yàn)設(shè)備的原因，很長(zhǎng)時(shí)間以來，仍沿襲使用直流耐壓的試驗(yàn)方法，但存在很多缺陷。因此，使用非直流的方法對(duì)交聯(lián)電纜進(jìn)行耐壓試驗(yàn)就越來越受到人們的重視。
2、標(biāo)準(zhǔn)問題
由于設(shè)備容量和體積等問題，目前國(guó)家尚無高壓電力電纜敷設(shè)后在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行交流耐壓試驗(yàn)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。CIGRI大電網(wǎng)工作會(huì)議21工作組的《高壓擠包絕緣電纜竣工驗(yàn)收試驗(yàn)建議導(dǎo)則》中對(duì)目前采用的直流耐壓試驗(yàn)方法提出疑議，并推薦使用工頻及近似工頻(30～300Hz)的交流試驗(yàn)方法。IEC60840標(biāo)準(zhǔn)中在45～150kV敷設(shè)后電纜試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中除原直流試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)外，增加了1.7U05min或1U024h的交流試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。而在220kV等級(jí)中IEC62067/CD草案中則取消了電纜敷設(shè)后試驗(yàn)中直流試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)，只有交流試驗(yàn)的要求，即20～300Hz1.4U060min。南方電網(wǎng)公司2004年發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》內(nèi)容中在XLPE電纜主絕緣耐壓試驗(yàn)一項(xiàng)中規(guī)定了電纜的交流耐壓試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，其試驗(yàn)頻率推薦為20～300Hz，35kV及以下電纜試驗(yàn)電壓為1.6倍的相電壓，110kV電纜試驗(yàn)電壓為1.36倍的相電壓，220kV及以上電纜試驗(yàn)電壓為1.12倍的相電壓。
二、交流耐壓試驗(yàn)方法的選擇
1、超低頻0.1Hz耐壓試驗(yàn)
因被試XLPE電纜的電容量很大，工頻試驗(yàn)時(shí)所需試驗(yàn)變壓器的容量也要很大，導(dǎo)致試驗(yàn)設(shè)備笨重而不適于現(xiàn)場(chǎng)使用。采用0.1Hz作為試驗(yàn)電源，理論上可以將試驗(yàn)變壓器的容量降低到1/500，試驗(yàn)變壓器的重量可大大降低，可以較容易地移動(dòng)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)。目前，此種方法主要應(yīng)用于中低壓電纜的試驗(yàn)，由于試驗(yàn)條件的真實(shí)性畢竟不如近工頻交流電壓，電壓等級(jí)偏低，還不能用于110kV及以上的高壓電纜試驗(yàn)。
2、振蕩電壓試驗(yàn)
振蕩電壓試驗(yàn)是用直流電源給電纜充電，當(dāng)達(dá)到試驗(yàn)電壓后使放電間隙擊穿而通過電感線圈放電，對(duì)電纜施加一定電壓幅位、頻率為kHz級(jí)的衰減振蕩波電壓作為擠包絕緣電纜線路的竣工試驗(yàn)方法的另一種途徑。此種方法比直流耐壓試驗(yàn)方法有效，但與工頻電壓試驗(yàn)相比，其檢查電纜主絕緣和附件缺陷的效果仍不理想，一是波的衰減厲害，難以滿足長(zhǎng)電纜的需要；二是使局放增大，對(duì)電纜有較大傷害。
3、諧振耐壓試驗(yàn)
諧振耐壓試驗(yàn)方法是通過改變?cè)囼?yàn)系統(tǒng)的電感量和試驗(yàn)頻率，使回路處于諧振狀態(tài)，這樣試驗(yàn)回路中試品上的大部分容性電流與電抗器上的感性電流相抵消，電源供給的能量?jī)H為回路中消耗的用功功率，為試品容量的1/Q(Q為系統(tǒng)的諧振倍數(shù))；因此試驗(yàn)電源的容量在降低，重量大大減輕。諧振耐壓試驗(yàn)系統(tǒng)按調(diào)節(jié)方式分為調(diào)感式和調(diào)頻式兩種。
可調(diào)電感型諧振試驗(yàn)系統(tǒng)可以滿足耐壓要求，但由于重量大，可移動(dòng)性差，主要用于試驗(yàn)室。變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)是利用電抗器的電感與被試品電容實(shí)現(xiàn)電容諧振，在被試品上獲得高電壓、大電流，是當(dāng)前高電壓試驗(yàn)的一種新的方法與潮流，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。變頻串聯(lián)諧振是諧振式電流濾波電路，能改善電源波形畸變，獲得較好的正弦電壓波形，有效防止諧波峰值對(duì)被試品的誤擊穿。變頻串聯(lián)諧振工作在諧振狀態(tài)，當(dāng)被試品的絕緣點(diǎn)被擊穿時(shí)，電流立即脫諧，回路電流迅速下降為正常試驗(yàn)電流的數(shù)十分之一。發(fā)生閃絡(luò)擊穿時(shí)，因失去諧振條件，除短路電流立即下降外，高電壓也立即消失，電弧即可熄滅。其恢復(fù)電壓的再建立過程很長(zhǎng)，很容易在再次達(dá)到閃絡(luò)電壓斷開電源，所以適用于高電壓、大容量的電力設(shè)備的絕緣耐壓試驗(yàn)。
變頻諧振試驗(yàn)系統(tǒng)不但能滿足高壓XLPE電纜的耐壓要求，而且具有重量輕、可移動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)，適宜現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。經(jīng)分析比較，變頻串聯(lián)諧振成套試驗(yàn)裝置，該裝置采用固定電抗器作為諧振電抗器，以調(diào)頻的方式實(shí)現(xiàn)諧振，頻率的調(diào)節(jié)范圍為30～300Hz，符合南方電網(wǎng)公司2004年發(fā)布的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》內(nèi)容中推薦使用頻率20～300Hz的諧振耐壓試驗(yàn)
三、諧振試驗(yàn)裝置使用中的注意事項(xiàng)
1、諧振電源產(chǎn)品大多都是高壓試驗(yàn)設(shè)備，要求由高壓試驗(yàn)專業(yè)人員使用，使用前應(yīng)仔細(xì)閱讀使用說明書，并經(jīng)反復(fù)操作訓(xùn)練。
2、操作人員應(yīng)不少于2人。使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格遵守本單位有關(guān)高壓試驗(yàn)的安全作業(yè)規(guī)程。
3、為了保證試驗(yàn)的安全正確，除必須熟悉本產(chǎn)品說明書外，還必須嚴(yán)格按國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)操作。
4、各聯(lián)接線不能接錯(cuò)，特別是接地線不能接錯(cuò)，否則可導(dǎo)致試驗(yàn)裝置損壞。
5、本裝置使用時(shí)，輸出的是高電壓或超高電壓，必須可靠接地，注意操作安全距離。
6、串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)是利用諧振電抗器與被試品諧振產(chǎn)生高電壓的，也就是說，能不能產(chǎn)生高電壓主要是看試品與諧振電抗器是否諧振，所以，試驗(yàn)人員在分析現(xiàn)場(chǎng)不能夠產(chǎn)生所需高電壓時(shí)，應(yīng)該分析什么破壞了諧振條件，回路是否接通等。
7、串聯(lián)諧振試驗(yàn)系統(tǒng)的激磁變壓器有特定的電壓和電流要求，在選用代替品時(shí)，一定要考慮電壓和電流，不能采用只是容量相同的普通的試驗(yàn)變壓器。
直流耐壓試驗(yàn)不能模擬高壓交聯(lián)電纜的運(yùn)行工況，試驗(yàn)效果差，并且有一定的危害性，在現(xiàn)場(chǎng)竣工驗(yàn)收試驗(yàn)時(shí)，不宜再采用直流耐壓的方法。交流耐壓試驗(yàn)是現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)交聯(lián)電纜的敷設(shè)和附件安裝質(zhì)量有效的手段。我們所用的變頻諧振裝置符合南方電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、IEC和國(guó)標(biāo)的有關(guān)要求，通過電抗器串并聯(lián)的方式可以滿足高壓交聯(lián)電纜現(xiàn)場(chǎng)交流耐壓的要求。
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