浅析电力电缆的耐压试验

浅析电力电缆的耐压试验

何平

摘要:本文首先简要分析了电力电缆耐压试验的方法以及应用现状,然后对直流耐压与交流耐压试验方法进行差异分析,最后结合变频串联谐振耐压试验装置在电缆耐压试验中的应用进行探讨。

关键词:电力电缆 试验方法 直流耐压 交流耐压 应用

前言

电力电缆作为一种输电设备,不但具有占地少、供电可靠性高、运行和维护简便、可保密等优点,而且有利于提高电力系统功率因数,有利于美化城市。由于进行直流耐压试验的接线方式各异,试验结果差别很大。随着交联电缆的广泛使用,对油浸纸绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘电缆都采用直流耐压试验是否合适,如何正确判断电缆的试验结果,能否投入运行,这些都是在工作中遇到的实质性问题,需要正确地判断并得出正确的结论,为电缆的安全运行提供可靠的依据。

一、 电力电缆耐压试验的方法与应用现状

(一) 电力电缆耐压试验方法

目前,在电力电缆的使用上,油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆和交联聚乙烯电缆这三种较为常见。但由于实际输电中的特殊需要,充油油纸绝缘的电力电缆开始逐渐被交联聚乙烯绝缘的电力电缆所取代。不同类型的电力电缆在电气试验的方法采用上也是有所不同的,现行电力电缆的试验方法主要包括:直流耐压和泄漏电流试验、变频谐振试验、0.1Hz超低频耐压试验、振荡电压试验等。在对电力电缆进行耐压试验前应当结合电缆的电压等级以及类型,选择适当的试验方法。在交联聚乙烯电缆被广泛使用之前,考虑到试验设备的限制和试验量过大的原因,在很长的一段时间里,一直是在采用直流耐压的试验方法对电力电缆进行耐压试验。对油纸绝缘电力电缆的试验,一般都是采用直流耐压。

(二) 耐压试验应用现状

电力电缆在运行中,主绝缘要承受长期的额定电压,还要承受大气过电压、操作过电压、谐振过电压、工频过电压。因此电力电缆安装竣工后,投入运行前必需考核耐受电压水平,只有在规定的试验电压和持续时间下,绝缘不放电、不击穿,才能保证投入后的安全运行。近些年,由于我国城乡电网基础设施的改善,交联聚乙烯电缆的使用也越来越多。大多这些交联电缆都是采用直流耐压试验后就将开始投入使用,也出现了许多电缆或电缆头击穿的案例。为此对交联聚乙烯电缆做耐压试验进行简单的分析:

1、直流耐压试验对交联聚乙烯电缆影响分析

由于电缆线路的电容很大,若采用工频电压试验,必须有大容量的工频试验变压器,现场很难实现,所以传统的耐压试验方法是采用直流耐压试验。因为电缆的绝缘电阻很大(一般在10GΩ以上),所以在作直流耐压是充电电流极小,具备试验设备容量小、重量轻、可移动性好等优,但直流耐压试验方法对于交联聚乙烯电缆,无论从理论还是实践上却存在很多缺点。主要体现在:

(1)试验等效性差:

高压试验技术的一个通用原则是试品上施加的试验电压场强应模拟高压电器的运行工况。高压试验得出的通过的结论要代表高压电器中薄弱点是否对今后的运行带来危害。这就意味着试验中的故障机理应与电缆运行中的机理应该相同的物理过程。针对不同缺陷,直流耐压的击穿电压的分散性非常大,从2.6~4.3倍不等。因此无法做为判断电缆绝缘好坏的依据。

(2)直流和交流下的电场分布不同:

直流电压下,电场度是按照电阻率分布的,而交联聚乙烯电缆绝缘层中的材料含有很多

成分,其电阻率的分布是不均匀的,同时电阻率受温度等因素影响比较大,所以在直流电压下,交联聚乙烯电缆绝缘层中的分布电场是不均匀的,这就可能在直流试验过程中出现绝缘层有的地方电场很强,有点地方电场比较弱的情况,导致局部绝缘击穿,在运行中引起事故。

(3)放电难以完全:

交联聚乙烯电缆在直流电压下会产生“记忆”效应,存储积累单极性残余电荷,一旦有了由于直流耐压试验引起的“记忆性”,需要很长的时间才能将这种直流电压释放,电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行,直流电压便会叠加在工频电压峰值上,使得电缆上的电压值远远高于其额定电压,从而导致电缆绝缘击穿。

(4)会造成击穿的连锁反应:

直流耐压时,会有电子注入到聚合物质内部,形成空间电荷,使该处的电场强度降低,从而易于发生击穿,交联聚乙烯电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷。但如果在试验时电缆终端头发生表面闪络或电缆附件击穿,会造成电缆芯线上产生波振荡,在已积聚空间电荷的地点,由于振荡电压极性迅速改变为异极性,使该处电场强度显著增大,可能损坏绝缘,造成多点击穿。

(5)对水树枝的发展影响巨大:

交联聚乙烯电缆致命的一个弱点是绝缘易产生水树枝,一旦产生水树枝,在直流电压下会迅速转变为电树枝,并形成放电,加速了绝缘老化,以致于运行后在工频电压下形成击穿。而单纯的水树枝在交流工作电压下还能保持相当的耐压值,并能保持异端时间。

(6)积累效应影响:

直流耐压试验有一定的积累效应,能加速绝缘老化,且试验时易发生闪落或击穿。

实践也表明,直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷,如果电缆附件内,绝缘若有机械损伤等缺陷,在交流电压下绝缘最易发现击穿的地点,在直流耐压下往往不能击穿,直流电压下绝缘击穿处往往发生在交流工作条件下绝缘平时不能发生击穿的地点。

2、交流耐压试验对交联聚乙烯电缆影响分析

交流耐压和直流耐压都是对电力电缆的耐压试验,都是判断电缆绝缘强度的方法。交流耐压试验对电力电缆绝缘能力的检验相对于交流耐压试验会更加严格,可以非常准确地发现其中的缺陷问题。交流耐压试验是检测交联电缆绝缘强度最直接最有效的方法,不仅能够确保电力电缆在实际使用中的良好稳定性,而且对其大量的投入使用有着关键的影响作用。交流耐压试验是破坏性试验,会致使绝缘中的某些缺陷问题加大化,所以在交流耐压试验前应该对被检验的电缆进行非破坏性试验,只有在试验结果合格的情况下才可以进行交流耐压试验。如果没有先进行这些试验,就有可能造成一些不必要的损害。常见的交流耐压试验装置有试验变压器、工频和变频串联谐振耐压试验,需要根据被试验电缆与设备容量大小合理选择工频或者变频。

综合交联聚乙烯电缆采用直流耐压或交流耐压试验方法的区别,可知直流耐压试验方法的试验效果较差,并且对电缆会造成一定程度的危害,而交联聚乙烯电缆交流耐压试验对电缆的绝缘以及损害程度较小,并且易于发现绝缘中的缺陷。交流耐压更接近于运行时的电场分布,所以交流耐压比直流耐压更能反映出设备的状态,因此对交联电力电缆不适合采用直流耐压,而应该采用交流耐压试验方法。

二、 变频串联谐振耐压试验装置在电缆耐压试验中的应用

对交联电缆进行工频交流耐压试验对试验设备的容量有很高的要求,其线路越长,试验电源容量也就越高。然而由于现场耐压试验需要尽可能的减小试验设备的容量,若采用变频谐振试验,就可以有效的减小试验设备容量。谐振耐压试验分为变频谐振试验与可调电感型谐振试验。变频谐振试验可以达到很好的耐压试验要求,而且试验设备轻,具有很好的移动性,常常应用在现场耐压试验中,在现场试验中,可以根据实际情况,合理选择串联谐振、

并联谐振或串并联谐振,来满足对电压、电流的要求。而可调电感型谐振试验虽然同样能够达到很好的耐压检测,但考虑到其试验设备过重,所以一般用于试验室中,相比来说变频谐振试验方法具有更好的适用性。经过试验证明,变频谐振装置能够以较低电压、较小容量的电源设备,使电缆绝缘承受较高的试验电压,35kv及以上交联电缆应该采用变频式谐振耐压试验。

(一) 变频串联谐振耐压试验工作原理

发生串联谐振的基本原理是:在R-L-C电路中(如图1所示) `

由电工知识得到:Uc=I/ωC,UL=I*ωL,UR=I*R,U=Uc+UL+UR,当 LRC 串联回路中的感抗与试品容抗相等时,电感中的磁场能量与试品电容中的电场能量相互补偿,试品所需的无功功率全部由电抗器供给,电源只提供回路的有功损耗。电源电压与谐振回路电流同相位,电感上的电压降与电容上的压降大小相等,相位相反。由图 1 可知,当 ωL=1/ωc,回路的谐振频率 f=1/2π√LC ,也就是说,电路发生串联谐振,电源提供很小的励磁电压,试品上就能得到很高的电压,电源频率为谐振频率。

(二) 变频串联谐振耐压试验装置的特点

利用串联谐振原理在回路中产生高电压,一般频率为30~300Hz。

串联谐振高压发生器原理如下图2表示:

当电源频率(f)、电感(L)及被试设备电容(C)满足下式时回路处于串联谐振状态此时: f=1/2π√LC,回路中电流为I=Ulx/R,被试设备电压为Ucx=I/ωCx输出电压与励磁电压之比为试验回路的品质因数:Q=Ucx/Ulx=(ωL)/R,由于试验回路中电阻R很小,故试验回路品质因数很大。一般正常时可达50以上,既输出电压是励磁电压50倍,因此用较低容量的试验变压器就能得到较高的试验电压。这样就解决了在一般的交流耐压试验中试验变压器容量不能满足试验要求的问题。而此时电容量与电感的关系为ωL=1/ωc,因为对某个试品而言,电容量是固有的,试验用可调电感的价格也非常昂贵,因此解决问题的途径就引到了

改变电源频率回路的谐振频率,在初始电压下调节回路的频率,观察 Uc的变化达最大值时,增加或减小频率时谐振电压都要下降,这时的频率为谐振频率,这时的电压为谐振点电压,增加励磁电压就能升高谐振电压,从而达到试验电压目的。另外,由于试验回路是处于谐振状态,回路本身具有良好的滤波作用,电源波形中的谐波分量在设备两端大为减小,从而输出良好的正弦波形。当试品放电或击穿时,即回路中等值电容被短路,谐振条件被破坏,电压明显下降,恢复电压上升缓慢,试品上不发生暂态过电压,且电源供给的短路电流受到电抗的限制而减少,从而限制被试设备的损坏程度。

(三)、应用

交联交联聚乙烯电缆耐压试验接线图3

图3

1、励磁变压器接线注意事项:

(1)用于10kV电缆的耐压装置,励磁变压器一般接低端;

(2)用于10kV和35kV电缆的耐压装置,10kV电缆耐压励磁变压器接低端,35kV电缆耐压励磁变压器接较高端;

(3)用于10kV 、35kV和110kV电缆的耐压装置:10kV、35kV电缆耐压励磁变压器接低端,110kV电缆耐压励磁变压器接高端。

2、电抗器及电容器分压器接线注意事项:

对于短电缆,无论电压高低,一般将至少两节电抗器串联,以确保回路可以谐振。

3、试验频率

对试验装置与被试品构成的回路,其谐振频率是确定的,有时可能会出现被试品频率不能满足试品所要求的频率。由公式:ωL=1/ ωC,为满足频率要求,有调节电感和改变电容量两个办法,但由于可调电感的设备价格相对要高得多,为此选择用并联电容的办法(如图4所示),

在施工现场,并联电容的来源有耦合电容器、开关的断口电容器等。在选用并联电容时,必须考虑并联电容器能够承受试验电压的考验,电容量的大小必须使试验电压频率能够满足规程规定。如电缆,其耐压试验的频率一般要求在30-75HZ间。由于不同长度、不同截面电缆的电容量不同,要实际情况实际计算,通过并联电容器和改变电感的串并联,使得频率符合要求。如 110kV 电缆,YJLW03-64/110,400平方毫米,440米,单芯电容量为65nF,可计算得f=2*(65*10 *131) =53HZ,

在范围内。若是遇到短电缆,在电容量不够时,可并

联电容器。

4、提高试验的稳定性 在应用中,发现当电压升到接近试验电压时,电压上升速度太快并伴有较大的电压波动,甚至能导致电压保护动作,使试验必须重新开始,这对设备安全是不利的。但如果电压保护值设定过大,就不能很好的起到保护被试设备免受过电压的作用。根据R-L-C电路的通用频率特性曲线(如下图5)。

改变这种情况的方法有以下两种:

(1)选择偏离谐振频率下进行试验。我们知道,为减少试验变压器的容量,在选择 Q 值时,Q 值尽量要大.但当 Q 值较大时,而在偏离谐振频率时,相对较缓。所以,我们可以在试验变压器容量允许的条件下选择偏离谐振频率进行升压,达到了降低电压上升速度的目的。

(2)调整回路的品质因数。由图 Q=Uc/U=1/ωCR 可知,为减少 Q 值,必须增加回路电阻,这样,为达到试验电压,励磁变压器的输出容量也要增加,所以,应用这种方法时,必须在容量许可的条件下进行。

5、对接地电阻的要求 接地线要于接地体可靠连接,接地电阻小于4Ω。

四、结束语

电力电缆绝缘性能的好坏关系到电网及电力用户的用的安全,所以,通过电气预防性试验及时发现电缆故障是保证电力电缆安全运行的重要手段,而针对不同绝缘材料的电缆采用与之相对应试验方法才能有效、准确的发现电缆的故障。

参考文献:

1、《高电压绝缘技术》西安交大

2、GB50150-2006,电气装置安装工程电气设备交接试验标准.

3、变频串联谐振设备使用说明书

浅析电力电缆的耐压试验

何平

摘要:本文首先简要分析了电力电缆耐压试验的方法以及应用现状,然后对直流耐压与交流耐压试验方法进行差异分析,最后结合变频串联谐振耐压试验装置在电缆耐压试验中的应用进行探讨。

关键词:电力电缆 试验方法 直流耐压 交流耐压 应用

前言

电力电缆作为一种输电设备,不但具有占地少、供电可靠性高、运行和维护简便、可保密等优点,而且有利于提高电力系统功率因数,有利于美化城市。由于进行直流耐压试验的接线方式各异,试验结果差别很大。随着交联电缆的广泛使用,对油浸纸绝缘电缆和交联聚乙烯绝缘电缆都采用直流耐压试验是否合适,如何正确判断电缆的试验结果,能否投入运行,这些都是在工作中遇到的实质性问题,需要正确地判断并得出正确的结论,为电缆的安全运行提供可靠的依据。

一、 电力电缆耐压试验的方法与应用现状

(一) 电力电缆耐压试验方法

目前,在电力电缆的使用上,油浸纸绝缘电缆、塑料绝缘电缆和交联聚乙烯电缆这三种较为常见。但由于实际输电中的特殊需要,充油油纸绝缘的电力电缆开始逐渐被交联聚乙烯绝缘的电力电缆所取代。不同类型的电力电缆在电气试验的方法采用上也是有所不同的,现行电力电缆的试验方法主要包括:直流耐压和泄漏电流试验、变频谐振试验、0.1Hz超低频耐压试验、振荡电压试验等。在对电力电缆进行耐压试验前应当结合电缆的电压等级以及类型,选择适当的试验方法。在交联聚乙烯电缆被广泛使用之前,考虑到试验设备的限制和试验量过大的原因,在很长的一段时间里,一直是在采用直流耐压的试验方法对电力电缆进行耐压试验。对油纸绝缘电力电缆的试验,一般都是采用直流耐压。

(二) 耐压试验应用现状

电力电缆在运行中,主绝缘要承受长期的额定电压,还要承受大气过电压、操作过电压、谐振过电压、工频过电压。因此电力电缆安装竣工后,投入运行前必需考核耐受电压水平,只有在规定的试验电压和持续时间下,绝缘不放电、不击穿,才能保证投入后的安全运行。近些年,由于我国城乡电网基础设施的改善,交联聚乙烯电缆的使用也越来越多。大多这些交联电缆都是采用直流耐压试验后就将开始投入使用,也出现了许多电缆或电缆头击穿的案例。为此对交联聚乙烯电缆做耐压试验进行简单的分析:

1、直流耐压试验对交联聚乙烯电缆影响分析

由于电缆线路的电容很大,若采用工频电压试验,必须有大容量的工频试验变压器,现场很难实现,所以传统的耐压试验方法是采用直流耐压试验。因为电缆的绝缘电阻很大(一般在10GΩ以上),所以在作直流耐压是充电电流极小,具备试验设备容量小、重量轻、可移动性好等优,但直流耐压试验方法对于交联聚乙烯电缆,无论从理论还是实践上却存在很多缺点。主要体现在:

(1)试验等效性差:

高压试验技术的一个通用原则是试品上施加的试验电压场强应模拟高压电器的运行工况。高压试验得出的通过的结论要代表高压电器中薄弱点是否对今后的运行带来危害。这就意味着试验中的故障机理应与电缆运行中的机理应该相同的物理过程。针对不同缺陷,直流耐压的击穿电压的分散性非常大,从2.6~4.3倍不等。因此无法做为判断电缆绝缘好坏的依据。

(2)直流和交流下的电场分布不同:

直流电压下,电场度是按照电阻率分布的,而交联聚乙烯电缆绝缘层中的材料含有很多

成分,其电阻率的分布是不均匀的,同时电阻率受温度等因素影响比较大,所以在直流电压下,交联聚乙烯电缆绝缘层中的分布电场是不均匀的,这就可能在直流试验过程中出现绝缘层有的地方电场很强,有点地方电场比较弱的情况,导致局部绝缘击穿,在运行中引起事故。

(3)放电难以完全:

交联聚乙烯电缆在直流电压下会产生“记忆”效应,存储积累单极性残余电荷,一旦有了由于直流耐压试验引起的“记忆性”,需要很长的时间才能将这种直流电压释放,电缆如果在直流残余电荷未完全释放之前投入运行,直流电压便会叠加在工频电压峰值上,使得电缆上的电压值远远高于其额定电压,从而导致电缆绝缘击穿。

(4)会造成击穿的连锁反应:

直流耐压时,会有电子注入到聚合物质内部,形成空间电荷,使该处的电场强度降低,从而易于发生击穿,交联聚乙烯电缆的半导体凸出处和污秽点等处容易产生空间电荷。但如果在试验时电缆终端头发生表面闪络或电缆附件击穿,会造成电缆芯线上产生波振荡,在已积聚空间电荷的地点,由于振荡电压极性迅速改变为异极性,使该处电场强度显著增大,可能损坏绝缘,造成多点击穿。

(5)对水树枝的发展影响巨大:

交联聚乙烯电缆致命的一个弱点是绝缘易产生水树枝,一旦产生水树枝,在直流电压下会迅速转变为电树枝,并形成放电,加速了绝缘老化,以致于运行后在工频电压下形成击穿。而单纯的水树枝在交流工作电压下还能保持相当的耐压值,并能保持异端时间。

(6)积累效应影响:

直流耐压试验有一定的积累效应,能加速绝缘老化,且试验时易发生闪落或击穿。

实践也表明,直流耐压试验不能有效发现交流电压作用下的某些缺陷,如果电缆附件内,绝缘若有机械损伤等缺陷,在交流电压下绝缘最易发现击穿的地点,在直流耐压下往往不能击穿,直流电压下绝缘击穿处往往发生在交流工作条件下绝缘平时不能发生击穿的地点。

2、交流耐压试验对交联聚乙烯电缆影响分析

交流耐压和直流耐压都是对电力电缆的耐压试验,都是判断电缆绝缘强度的方法。交流耐压试验对电力电缆绝缘能力的检验相对于交流耐压试验会更加严格,可以非常准确地发现其中的缺陷问题。交流耐压试验是检测交联电缆绝缘强度最直接最有效的方法,不仅能够确保电力电缆在实际使用中的良好稳定性,而且对其大量的投入使用有着关键的影响作用。交流耐压试验是破坏性试验,会致使绝缘中的某些缺陷问题加大化,所以在交流耐压试验前应该对被检验的电缆进行非破坏性试验,只有在试验结果合格的情况下才可以进行交流耐压试验。如果没有先进行这些试验,就有可能造成一些不必要的损害。常见的交流耐压试验装置有试验变压器、工频和变频串联谐振耐压试验,需要根据被试验电缆与设备容量大小合理选择工频或者变频。

综合交联聚乙烯电缆采用直流耐压或交流耐压试验方法的区别,可知直流耐压试验方法的试验效果较差,并且对电缆会造成一定程度的危害,而交联聚乙烯电缆交流耐压试验对电缆的绝缘以及损害程度较小,并且易于发现绝缘中的缺陷。交流耐压更接近于运行时的电场分布,所以交流耐压比直流耐压更能反映出设备的状态,因此对交联电力电缆不适合采用直流耐压,而应该采用交流耐压试验方法。

二、 变频串联谐振耐压试验装置在电缆耐压试验中的应用

对交联电缆进行工频交流耐压试验对试验设备的容量有很高的要求,其线路越长,试验电源容量也就越高。然而由于现场耐压试验需要尽可能的减小试验设备的容量,若采用变频谐振试验,就可以有效的减小试验设备容量。谐振耐压试验分为变频谐振试验与可调电感型谐振试验。变频谐振试验可以达到很好的耐压试验要求,而且试验设备轻,具有很好的移动性,常常应用在现场耐压试验中,在现场试验中,可以根据实际情况,合理选择串联谐振、

并联谐振或串并联谐振,来满足对电压、电流的要求。而可调电感型谐振试验虽然同样能够达到很好的耐压检测,但考虑到其试验设备过重,所以一般用于试验室中,相比来说变频谐振试验方法具有更好的适用性。经过试验证明,变频谐振装置能够以较低电压、较小容量的电源设备,使电缆绝缘承受较高的试验电压,35kv及以上交联电缆应该采用变频式谐振耐压试验。

(一) 变频串联谐振耐压试验工作原理

发生串联谐振的基本原理是:在R-L-C电路中(如图1所示) `

由电工知识得到:Uc=I/ωC,UL=I*ωL,UR=I*R,U=Uc+UL+UR,当 LRC 串联回路中的感抗与试品容抗相等时,电感中的磁场能量与试品电容中的电场能量相互补偿,试品所需的无功功率全部由电抗器供给,电源只提供回路的有功损耗。电源电压与谐振回路电流同相位,电感上的电压降与电容上的压降大小相等,相位相反。由图 1 可知,当 ωL=1/ωc,回路的谐振频率 f=1/2π√LC ,也就是说,电路发生串联谐振,电源提供很小的励磁电压,试品上就能得到很高的电压,电源频率为谐振频率。

(二) 变频串联谐振耐压试验装置的特点

利用串联谐振原理在回路中产生高电压,一般频率为30~300Hz。

串联谐振高压发生器原理如下图2表示:

当电源频率(f)、电感(L)及被试设备电容(C)满足下式时回路处于串联谐振状态此时: f=1/2π√LC,回路中电流为I=Ulx/R,被试设备电压为Ucx=I/ωCx输出电压与励磁电压之比为试验回路的品质因数:Q=Ucx/Ulx=(ωL)/R,由于试验回路中电阻R很小,故试验回路品质因数很大。一般正常时可达50以上,既输出电压是励磁电压50倍,因此用较低容量的试验变压器就能得到较高的试验电压。这样就解决了在一般的交流耐压试验中试验变压器容量不能满足试验要求的问题。而此时电容量与电感的关系为ωL=1/ωc,因为对某个试品而言,电容量是固有的,试验用可调电感的价格也非常昂贵,因此解决问题的途径就引到了

改变电源频率回路的谐振频率,在初始电压下调节回路的频率,观察 Uc的变化达最大值时,增加或减小频率时谐振电压都要下降,这时的频率为谐振频率,这时的电压为谐振点电压,增加励磁电压就能升高谐振电压,从而达到试验电压目的。另外,由于试验回路是处于谐振状态,回路本身具有良好的滤波作用,电源波形中的谐波分量在设备两端大为减小,从而输出良好的正弦波形。当试品放电或击穿时,即回路中等值电容被短路,谐振条件被破坏,电压明显下降,恢复电压上升缓慢,试品上不发生暂态过电压,且电源供给的短路电流受到电抗的限制而减少,从而限制被试设备的损坏程度。

(三)、应用

交联交联聚乙烯电缆耐压试验接线图3

图3

1、励磁变压器接线注意事项:

(1)用于10kV电缆的耐压装置,励磁变压器一般接低端;

(2)用于10kV和35kV电缆的耐压装置,10kV电缆耐压励磁变压器接低端,35kV电缆耐压励磁变压器接较高端;

(3)用于10kV 、35kV和110kV电缆的耐压装置:10kV、35kV电缆耐压励磁变压器接低端,110kV电缆耐压励磁变压器接高端。

2、电抗器及电容器分压器接线注意事项:

对于短电缆,无论电压高低,一般将至少两节电抗器串联,以确保回路可以谐振。

3、试验频率

对试验装置与被试品构成的回路,其谐振频率是确定的,有时可能会出现被试品频率不能满足试品所要求的频率。由公式:ωL=1/ ωC,为满足频率要求,有调节电感和改变电容量两个办法,但由于可调电感的设备价格相对要高得多,为此选择用并联电容的办法(如图4所示),

在施工现场,并联电容的来源有耦合电容器、开关的断口电容器等。在选用并联电容时,必须考虑并联电容器能够承受试验电压的考验,电容量的大小必须使试验电压频率能够满足规程规定。如电缆,其耐压试验的频率一般要求在30-75HZ间。由于不同长度、不同截面电缆的电容量不同,要实际情况实际计算,通过并联电容器和改变电感的串并联,使得频率符合要求。如 110kV 电缆,YJLW03-64/110,400平方毫米,440米,单芯电容量为65nF,可计算得f=2*(65*10 *131) =53HZ,

在范围内。若是遇到短电缆,在电容量不够时,可并

联电容器。

4、提高试验的稳定性 在应用中,发现当电压升到接近试验电压时,电压上升速度太快并伴有较大的电压波动,甚至能导致电压保护动作,使试验必须重新开始,这对设备安全是不利的。但如果电压保护值设定过大,就不能很好的起到保护被试设备免受过电压的作用。根据R-L-C电路的通用频率特性曲线(如下图5)。

改变这种情况的方法有以下两种:

(1)选择偏离谐振频率下进行试验。我们知道,为减少试验变压器的容量,在选择 Q 值时,Q 值尽量要大.但当 Q 值较大时,而在偏离谐振频率时,相对较缓。所以,我们可以在试验变压器容量允许的条件下选择偏离谐振频率进行升压,达到了降低电压上升速度的目的。

(2)调整回路的品质因数。由图 Q=Uc/U=1/ωCR 可知,为减少 Q 值,必须增加回路电阻,这样,为达到试验电压,励磁变压器的输出容量也要增加,所以,应用这种方法时,必须在容量许可的条件下进行。

5、对接地电阻的要求 接地线要于接地体可靠连接,接地电阻小于4Ω。

四、结束语

电力电缆绝缘性能的好坏关系到电网及电力用户的用的安全,所以,通过电气预防性试验及时发现电缆故障是保证电力电缆安全运行的重要手段,而针对不同绝缘材料的电缆采用与之相对应试验方法才能有效、准确的发现电缆的故障。

参考文献:

1、《高电压绝缘技术》西安交大

2、GB50150-2006,电气装置安装工程电气设备交接试验标准.

3、变频串联谐振设备使用说明书


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