——利用有限试验设备对1.5km35KV电缆进行交流耐压试验

摘要：近年来，随着科学技术的发展，电力设备绝缘材料性能的不断提高，在电力系统大量采用高压交联聚乙烯电缆作为传送电能的主要材料。随着电缆的绝缘等级越来越高，其耐压试验就显得尤为重要，在生产现场采用传统直流耐压试验方法检测电缆头制作及电缆绝缘抗电强度的试验，很难发现潜在性缺陷和局部缺陷及绝缘受潮等缺陷，而且试验数据分析难、不好判断、运行周期短，也对电力安全生产造成极大危害。但是，工频交流耐压需要的试验设备容量大、体积大、提供的电源容量大，重量动辄好几吨，因此不适合在现场使用。而使用变频谐振技术可以解决这类问题，本文在实践中进行分析与探讨。

关键词：交流耐压试验;串联变频谐振补偿法;交联聚乙烯电缆

甘肃省敦煌市35KV光伏发电厂5条长度约800—1500米橡塑电缆需要进行投运前的交接耐压试验。由于电缆比较长，需要充分计算电缆容量，选择合理的试验设备。现场竣工交接试验的目的是检验电缆的质量、电缆附件的质量以及电缆敷设和安装是否正确，电缆在运输、搬运、存放、敷设和回填过程中是否有受到意外损害。因此，投运前对交联电缆进行耐压试验是十分必要的。

1.串联谐振耐压试验及其设备

在现场耐压试验中，当被试品的试验电压较高或电容值较大，试验变压器的额定电压或容量不能满足要求时，可采用串联谐振设备进行耐压试验。

串联谐振试验装置具有试验设备体积小，试验电源电压低、功率小(仅需提供试验回路中的有功功率)，试验电压波形好的特点。因此，串联谐振广泛应用于现场橡塑电缆，气体绝缘组合电器(GIS)，大型发电机组，大型电力变压器，耦合电容器等高电压，大容量电力设备的交流耐压、感应耐压、局部放电等试验。

优点：变频串联谐振是谐振式电流滤波电路，能改善电源波形畸变，获得较好的正弦电压波形，有效防止谐波峰值对被试品的误击穿。变频串联谐振工作在谐振状态，当被试品的绝缘点被击穿时，电流立即脱谐，回路电流迅速下降为正常试验电流的数十分之一。发生闪络击穿时，因失去谐振条件，除短路电流立即下降外，高电压也立即消失，电弧即可熄灭。其恢复电压的再建立过程长，很容易在再次达到闪络电压断开电源，所以适用于高电压、大容量的电力设备的绝缘耐压试验。

原理：利用励磁变压器激发串联谐振回路，通过调节电感或改变电源的输出频率，使回路中的感抗和容抗相等，回路呈谐振状态，回路中无功趋于零。此时回路电流最大，即：

式中：Im ——谐振时回路最大电流，A;R——回路等效电阻(一般主要为电抗器的内阻)，Ω; U——励磁变压器高压侧的输出电压，V;XL——回路中的感抗，Ω; XC­——回路中的容抗，Ω。

串联谐振分为调感式和调频式两种。

调感式串联谐振：调感式串联谐振采用铁芯气隙可调节的高压串联电抗器，由于被试品的电容量是一定的，通过调节电感使回路发生工频串联谐振。谐振时，回路呈纯阻性，回路电流等于励磁电压U除以回路的等效电阻R，此时回路电流最大，电感和电容两端的电压为：

式中：U0 ——谐振时被试品的两端的电压，V; L ——可调电抗器电感，H; CX ——被试品电容量，F;ω——角频率。 Im ，U ,R同前式

原理图：

图中：T—励磁变压器;L—可调电感;CX—被试品;U—励磁电压;R—回路等效电阻;

U0—谐振时被试品两端电压

电路谐振后电感或电容两端的电压U0 等于Q倍的励磁电压U。

即U0 =QU Q——回路品质因数

调感式谐振时，Q一般可达40～80，其计算式为：Q=100πL/R;

谐振时串联电抗器的电感计算式为：

由于此方法较难控制调节，现场不常采用，应用性不佳，所以这里我们不做过多的阐述讨论。

变频(调频)式串联谐振：运用串联谐振原理，采用调频调压方式，当交流电压的频率改变时，电路中的感抗、容抗随之而改变，电路中的电流也随之改变，通过调节电源的频率使感抗等于容抗，电路发生串联谐振，回路中的无功几乎为零。此时，电流最大，且与输入电压同相位，使电感或电容两端获得一个高于励磁电压Q倍的电压。

变频式谐振时，Q一般可达50～150，则：

Q=ωL/R=UL/U=UC/U UL ——谐振时电感两端电压，V;UC ——谐振时电容两端电压，V。

原理图：

图中：FC—变频电源;T—励磁变压器;L—电感; R—回路等效电阻;CX—被试品;U—励磁电压;U0—谐振时被试品两端电压。