变频串联谐振在电力电缆耐压试验中的应用

摘 要：变频串联谐振交流耐压试验不仅能够达到高压电力电缆的耐压试验要求，同时还具有方便快捷、有利于电力电缆进行现场试验等优点。鉴于此，文章将针对变频串联谐振交流耐压试验在电缆耐压试验中的应用进行深入探究。

关键词：电力；电缆；耐压试验；频率；串联谐振

中图分类号：TM835.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）20-0009-02

1 电力电缆试验概述

电力电缆出现故障与绝缘降低是密不可分的，根据多年的实际工作经验，结合以往的研究，总结了导致电力电缆绝缘降低的原因主要有以下几个方面：

①长期过负荷运行。通常情况下，绝缘工作时的温度每上升8 ℃，寿命就会缩减一半，若长期处于过负荷运行状态，势必会使得温度居高不下，加快了绝缘的老化速度。

②外力损伤。这种情况往往是在电缆敷设的过程当中，由于施工安装的原因造成电缆损伤。

③绝缘受潮。出现此类现象会导致电导和介质损耗增大，今儿导致绝缘发热，促使绝缘老化。

④电缆接头故障。由于制作工艺不良，电缆接头存在压接不紧、加热不充分现象导致电缆头绝缘降低。

⑤化学腐蚀。埋置在地下受到酸碱环境的影响，电力电缆保护层失效，致其绝缘降低。

地下的电缆，由于平时不易检查，其绝缘性能的变化主要是通过试验来加以判断。

2 电力电缆变频串联谐振法耐压试验

2.1 串联谐振的原理

2.1.1 串联谐振的产生

串联谐振电路：发生在R、L、C串联电路中，这种电路有一定的典型性，其主要的组成部分为R、L、C元件，在特定的环境下发生的振于某一频率的电路。下面笔者将详细的对在R、L、C串联电路中所发生的谐振条件以及其过程特性进行探讨。

2.1.2 串联谐振的品质因数

品质因数又可以称为共振系数，简称Q值。R、L、C串联电路中的电流I随电源角频率ω变化的曲线称为电流谐振曲线。在ω=ωo时，I=I0=U/R。电路的电阻R越小，Q值越大，电流谐振曲线越尖锐，电流的选择性能就越好。

2.2 试验频率的选择

总结目前的国内外各技术资料，所采用的试验频率可分成三类：其一，较宽频率范围30～300 Hz、20～300 Hz、1～300 Hz；其二，工频范围，45～65 Hz，45～55 Hz；其三，接近工频，35～75 Hz。

①国际大电网会议组织建议较宽频率范围。国际大电网会议组织建议试验频率范围为30～300 Hz。但是在实际串联谐振试验可采用20～300 Hz。

②我国工频范围。在中国额定工频为50 Hz。预防性试验规程规定工频试验频率范围为45～55 Hz。进行交接和预防性试验主要是对绝缘性能下降进行实时的监测，需要根据绝缘缺陷的能力来进行综合确定，可以考虑选用比工频范围更宽的频率。

③实际试验接近工频频率35～75 Hz。事先针对在多种不同频率下运行正常的交联聚乙烯电缆进行了串联谐振试验。最终得出的试验结果频率为35～75 Hz时，试验的击穿电压均落在可置信度高达95%。因此足以证明电力电缆谐振试验电压频率应该选择在35～75 Hz之间最为适宜。

3 应用实例

浙江某供电局110 kV青口变电所10 kV出线电力电缆检查单相对地绝缘20 MΩ，按照运行技术规程不能加入系统投入运行，需要做交流耐压试验。

电力电缆型号：AC10 kV，YJV，300，3，22，无阻燃，无阻水；长度：1 112 m；额定电压：8.7/10 kV；单位长度电容：0.37 uF/km；试验设备：苏州华电科技有限公司的HDSR-F系列串联谐振试验设备；试验标准：按在电缆线芯和金属铠装层之间施加1.6U0=1.6×8.7 kV=13.92 kV，取用14 kV交流试验电压，试验耐压时间保持5 min。

在串联谐振电源试验装置谐振试验频率的选择上，通过改变谐振电抗器的数量串的接线；调节变频控制器的输出电压，使试品上高压达到所需要的电压前提下，力求试验频率接近工频。

试品电容：Cx=0.370×1.112=0.41144 uF。

由于谐振电抗器的电抗相较于励磁变压器的电抗来说高出很多，所以在通常情况下会忽略掉励磁变压器的电抗，同时：1/C=1/（C1+C2）+1/Cx。

由于电容分压器的电容C1+C2远远大于被试电缆的电容量CX，因此谐振回路的电容近似等于被试电缆的电容。

试验过程中使用60 H电抗器一台，采用高压测量避免了容升现象使读数不准。通过调节变频操作箱输出频率，系统自动找到谐振点30.8 Hz，试验电流1.2 A，经过5 min的耐压试验，试品未出现击穿和闪络现象，可以加入系统投入运行。

4 结 语

变频串联谐振耐压试验能有效检验交联电缆绝缘缺陷，模拟运行工况，检查电缆的敷设和附件安装质量，具有较广的实际应用价值。

参考文献：

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