关于电力电缆耐压试验中变频串联谐振的应用探讨

【摘要】：随着我国市场经济的不断发展，对于电力需求的逐年增长，高压电缆的安装与使用也越来越多，为了保证高压电缆的使用质量以及安全性能，在实际投入使用前，需要对电力电缆进行现场交流耐压试验是非常重要的一项工作。变频串联谐振能够符合高压电力电缆耐压试验的相关要求，并且具有操作便捷、利于现场试验的优势。因此，文章主要针对电力电缆耐压试验中变频串联谐振耐压试验的应用展开分析与讨论。

【关键词】：电力电缆；耐压试验；变频串联谐振

由于现代社会以及城市的发展，对高压电力电缆的需求不断增长，导致了我国电网改造工程增多，高压电缆是电网改造以及大型供电枢纽中的主要应用品种，其具有输送容量大、电性能好、维护方便等优势[1]。在现如今的供电企业中，变频串联谐振耐压试验由于其独特的优势得到了广泛的应用，同时也是未来电力电缆耐压试验中的重要方式，由此可见，研究变频串联谐振耐压试验具有一定的现实意义。

一、电力电缆耐压试验的意义

电力电缆在使用过程中容易受到各种因素的影响，导致出现故障、短路等问题，这些问题都与绝缘部分缺损有一定的关系，其主要由下述几方面引起的：①长期满负荷运行。在一般情况下，电缆温度上升8℃，绝缘寿命就会下降，若长期处于满负荷运行状态，就会导致长期处于高温状态，导致绝缘使用寿命缩短。②外力冲击。这主要是电缆铺设过程中受到施工技术的影响。③受潮。由于雨水具有导电作用，会导致介质损耗增多，进而导致绝缘发热，促使绝缘寿命缩短。④接触不良。这主要是由于电缆制作工艺技术水平低，接头没有压实、加热不充分等导致的电缆接头绝缘降低。⑤腐蚀作用。风力侵蚀、雨水侵蚀以及地下电缆的酸碱腐蚀都会导致电缆绝缘降低。因此，检测电力电缆有无故障或异常存在具有重要的现实意义。耐压试验就是以寻找电缆存在的故障为目的的一种检验方式。

二、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于1980年，其主要是用于观察电缆运行是否存在绝缘缺损的一种无损试验方法，并且该方法经过大量的研究室试验以及现场试验，证实超低频耐压试验在中低压电力电缆耐压试验中有较好的应用效果[2]。该方法利用的原理是将50Hz交流电通过整流与滤波转变为直流电压，再经由逆变电路，将直流电压转变为1kHz交流电压，再通过0.1Hz正弦振荡器完成调幅处理，当经过调幅后，1kHz交流电压等幅波就会转变为0.1Hz变化条幅波[3]。其主要是基于高压变压器与电压倍增电路之间形成的高电压，其主要表现为正弦波，并经由压敏电阻器进行调解，从而使高交流电压负载输出为0.1Hz高压正弦波形。超低频耐压试验的幼树主要在于：①无损坏；②准确性高；③设备体积小，易于携带。但是该方法的输出电压等级较低，主要还是在中低压电缆耐压试验中使用。

2.调感式工频串联谐振试验

该方法主要是利用电抗器的感抗作用以及被测电缆电容的容抗在50Hz工频环境中会产生谐振的工作原理，此过程中会产生高电压。调感式工频串联谐振试验的优势在于：①输出电流波形基本为正弦波[4]；②特异性高，只有在串联谐振回路满足了产生谐振的条件后，才会形成高电压，而被测电缆一旦出现问题，就会造成回路异常，就相当于电缆短路，高电压也会出现一致性降落，又由于电抗器能够限制短路电流，从而保护装置不受影响，从而不需要加装电阻保护装置。该试验方式的劣势在于操作复杂、系统品质因数不高、自动化水平低、噪音大，导致其在实际中的应用受到限制。

3.变频串联谐振试验

变频串联谐振试验原理与上述调感式工频串联谐振试验原理相似[5]，唯一不同之处在于：变频串联谐振试验是通过调节变频电源中的输出电压频率实现试验回路产生谐振；而调感式工频串联谐振试验则是通过基于50Hz工频下的调节电抗器产生的电感量实现试验回路产生谐振。变频串联谐振试验的优点为：当试验所需电源容量低于被测电缆的电源容量时，能够在远低于所需电源功率的情况下进行试验，能够有效提高现场试验的效率，并且能够克服调感式工频耐压试验装置中的缺点，使其能够在实际生活中得到更加广泛的应用。此外，变频串联谐振试验的工作频率仅为30～300Hz，能够完善超低频耐压试验的频率过低、损耗小导致与实际损耗量不符的问题。因此，变频串联谐振耐压试验所得结果为精密、全面和可靠的，见表1。

三、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。国际大电网会议组织建议以30～300Hz为试验频率范围，但是由于实际生活中存在一些影响因素，可以20～300Hz为试验频率范围。我国额定工频为50Hz，在预防性试验的工频范围为45～55Hz，这样做的目的为了满足对被测电缆绝缘下降进行实时监测的需求，因此才选择比额定工频范围更大的频率。实际试验中的接近工频频率为35～75Hz，这主要是在大量的试验与研究中发现工频频率在35～75Hz时，击穿电压可信度为95%，因此，在变频串联谐振耐压试验中将接近工频选择35～75Hz为最理想状态。

结束语

随着现代电力事业的不断发展，电力电缆耐压试验的作用也越来越突出。现阶段中，变频串联谐振由于其优势在电力电缆耐压试验中得到了广泛的应用，旨在提高我国供电质量，保障人们工作与学习的有序开展。文章主要通过分析现阶段中电力电缆耐压试验中的低频率耐压试验、调感式工频串联谐振试验以及变频串联谐振耐压试验的原理和优缺点，最终得出变频串联谐振在高压电力电缆耐压试验中的应用效果最佳，能够进行现场实时监测、效率高、检测时间短、准确性以及可靠性高的结论。

参考文献

[1]李莉，梁广恒.变频串联谐振法在并联电容器组交流耐压试验中的应用[J].电气应用，2013，26（10）：126-129.

[2]张鸿.变频串联谐振技术在电缆高压试验中的应用和分析[J].广东输电与变电技术，2012，11（2）：25-28.

[3]林志军.变频串联谐振试验装置在真空断路器耐压试验中的应用[J].科技创新导报，2012，13（27）：101-101.

[4]赵金明，段肖华.变频串联谐振技术在高压电缆交接试验中的应用[J].电网与清洁能源，2012，28（4）：23-25.

[5]张凯，巩云峰，杨志华等.750kVGIS设备变频串联谐振交流耐压试验研究[J].工业仪表与自动化装置，2014，21（4）：99-101.